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      超高強度鋼橢球面叉形零件的切削加工工藝

      2022-12-29 07:42:24黃承志
      機械制造 2022年10期
      關(guān)鍵詞:橢球面精車端面

      □ 黃承志

      貴州航宇科技發(fā)展股份有限公司 貴陽 550081

      1 材料概況

      超高強度鋼D406A是我國自行研制生產(chǎn)的一種合金鋼,因其具有良好的塑性、沖擊韌性及高強度等特點,而廣泛應(yīng)用于航天某型號發(fā)動機及固體火箭發(fā)動機殼體的主導(dǎo)材料。

      生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),超高強度鋼D406A經(jīng)過熱處理強化后,其洛氏硬度HRC高達48~52,抗拉強度大于1 620 MPa,切削加工較為困難。因此,對超高強度鋼D406A切削加工工藝的研究,對提高零件加工效率和加工質(zhì)量具有重要的意義。

      2 材料性能

      超高強度鋼D406A切削加工的難度主要由材料本身的化學(xué)成分、金相組織和力學(xué)性能所決定,其化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1、見表2。

      表1 D406A化學(xué)成分

      表2 D406A力學(xué)性能

      3 零件加工分析

      4 加工過程設(shè)計

      (1) 加工工藝方案。通過對橢球面叉形零件結(jié)構(gòu)及加工難點的分析,制定出以下加工工藝方案:① 將毛坯大端面及部分內(nèi)外圓車見光,作為后續(xù)加工的基準(zhǔn);② 裝夾大端內(nèi)徑,預(yù)留單邊1.5 mm余量,車小端面及外型面;③ 掉頭裝夾大外徑,預(yù)留單邊1.5 mm余量,車大端面及內(nèi)型面;④ 編制數(shù)控程序,精車小端面及外型面到圖紙要求尺寸;⑤ 編制數(shù)控程序,精車內(nèi)型面到圖紙要求尺寸,完成零件的加工。

      ▲圖1 零件三維模型▲圖2 零件加工尺寸

      (2) 選擇刀具。因在D406A鋼熱處理強化后的加工中,切削力很大,容易出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象。所以粗車時選用抗沖擊性較強的硬質(zhì)合金刀具YG8,精車時選用涂層硬質(zhì)合金刀具CNMG120408MP。

      (3) 加工內(nèi)外橢球面的數(shù)控程序。

      精車小端面及外型面,Z零點為零件上端面,程序如下:

      N05 T0101 M06;

      N10 G40 G00 X800.000 Z50.000;

      N15 G00 X618.373;

      N20 Z0.284;

      N25 G97 S30 M03;

      N30 M08;

      N35 G99;

      N40 G01 X691.131 Z0.000 F0.5;

      N45 G03 X692.578 Z-0.289 R1.050;

      N50 X733.986 Z23.639 R183.480;

      N55 X760.261 Z-44.444 R151.387;

      N60 X760.500 Z-44.930 R1.050;

      N65 G01 Z-154.100;

      N70 X763.328 Z-155.514;

      N75 G00 X800.000;

      N80 Z50.000;

      N85 M05;

      N90 M30。

      精車內(nèi)型面,Z零點為零件上端面,程序如下:

      N05 T0202 M06;

      N10 G40 G00 X600.000 Z50.000;

      N15 G00 X743.359;

      N20 Z0.284;

      N25 G97 S30 M03;

      N30 M08;

      N35 G99;

      N40 G01 X739.600 Z0.000 F0.5;

      N45 X733.600;

      N50 G02 X732.000 Z-0.800 R0.800;

      N55 G01 Z-49.800;

      N60 G03 X731.157 Z-58.327 R86.698;

      N65 X718.824 Z-83.363 R95.235;

      N70 X696.566 Z-104.422 R118.320;

      N75 X664.614 Z-124.289 R154.431;

      N80 X620.818 Z-143.981 R205.921;

      N85 G01 X620.200 Z-144.221;

      N90 Z-154.100;

      N95 Z-156.100;

      N100 G00 X600.000;

      N105 Z50.000;

      N110 M05;

      N115 M30。

      (4) 切削參數(shù)。根據(jù)零件材料、尺寸精度、表面粗糙度的要求,結(jié)合刀具手冊上推薦的切削數(shù)值,確定了刀具的切削參數(shù),見表3。

      表3 刀具切削參數(shù)

      5 生產(chǎn)結(jié)果驗證

      經(jīng)過對橢球面叉形零件的加工工藝的研究,合理選用工藝路線、刀具和切削參數(shù)。粗車時選用低轉(zhuǎn)速、慢走刀、大切深的切削方式,精車時選用高轉(zhuǎn)速、快走刀、小切深的切削方式。在保證了零件尺寸精度的同時,還獲得了很好的生產(chǎn)效率。將毛坯質(zhì)量約為148 kg切削加工至46 kg的零件,材料去除量約為102 kg,加工時間為13.5 h。部分加工零件的關(guān)鍵尺寸及形位公差檢測見表4,加工完成的零件照片如圖3所示。

      表4 關(guān)鍵尺寸及形位公差檢測

      ▲圖3 合格零件照片

      6 結(jié)束語

      實踐應(yīng)用表明,加工超高強度鋼橢球面叉形零件,可以通過編制合理的加工工藝路線,選用合適的刀具及切削參數(shù),提高生產(chǎn)的效率,降低生產(chǎn)成本,帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益,并且為其它超高強度鋼的零件切削加工提供參考。

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