機(jī)匣零件高效銑削實(shí)驗(yàn)研究

謝羿 信潤菲 金鳳 羅晉

摘 要：在機(jī)匣零件的加工中，銑削加工最為重要，通常銑削加工是將機(jī)匣內(nèi)外型面上的特征加工出來。

關(guān)鍵詞：機(jī)匣零件；高郊銑削；試驗(yàn)研究

中圖分類號：TG662 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

本文研究的零件羅羅公司BR710發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪機(jī)匣，由于銑削加工工序加工時(shí)間長，設(shè)備功率低，長期占用五坐標(biāo)加工中心，在生產(chǎn)管理上存在很大問題。在認(rèn)識到問題的同時(shí)，進(jìn)行了專門研究，并針對其中兩個(gè)加工時(shí)間長的工序進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是如何選擇合適的加工刀具并確定適合加工本零件的參數(shù)，通過提高加工參數(shù)，減少加工時(shí)間，降低加工成本。下面具體介紹一下60工序和80工序的實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容。

一、No.60工序銑內(nèi)花邊實(shí)驗(yàn)研究

本工序的加工余量為10mm，原采用傳統(tǒng)的加工方式選用Φ20R3立銑刀分層加工，每層3mm，單邊留0.25mm余量，加工時(shí)間長、浪費(fèi)道具，為了能在保證零件質(zhì)量的前提下，提高加工效率，粗加工改為用Φ100玉米銑刀，非標(biāo)刀體，刀片：SPMT100408-RIC328，加工參數(shù)為V= 30m/min，F(xiàn)=40m/min。首先試用粗銑兩刀完成加工，加工過程中發(fā)現(xiàn)切削非常順暢，加工后刀片磨損較小，基于此，試驗(yàn)一刀完成零件粗加工，并將加工中進(jìn)刀方式改為切線圓弧進(jìn)刀，極大地提高了加工效率，加工后刀具磨損較嚴(yán)重，需重新更換后方可加工下一個(gè)零件。

二、No.80工序粗銑大端外型面試驗(yàn)研究

本工序是零件主要的粗銑工序，余量多，易變形，采用外購專用夾具，內(nèi)部帶有支撐，壓緊要求使用限力扳手，壓板壓緊力80NM，內(nèi)部支撐為30NM。

下面按工步說明具體提速內(nèi)容及改進(jìn)內(nèi)容：

（1）陶瓷刀具在粗銑中的應(yīng)用

本工序零件余量最大處7mm，粗加工實(shí)驗(yàn)已采用陶瓷刀片，粗加工單邊留0.5mm余量。陶瓷刀片的特點(diǎn)為強(qiáng)度高、硬度高、以及具有高紅硬性、高耐磨性、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和低摩擦系數(shù)等，其切削加工效率為普通硬質(zhì)合金刀具的6～10倍。在使用現(xiàn)代陶瓷刀片進(jìn)行高速銑削時(shí)，為達(dá)到提高刀具使用壽命和生產(chǎn)效率的目的，在合理選擇切削速度、進(jìn)給速度、切削深度、寬度和刀具類型等方面是至關(guān)重要的。所以在應(yīng)用時(shí)，必須注意以下幾個(gè)方面：

①機(jī)床要求

機(jī)床—零件—刀具，工藝系統(tǒng)剛性弱是導(dǎo)致陶瓷刀具壽命降低或崩刃的主要原因，不能單純地考慮機(jī)床的剛性，必須同時(shí)考慮零件、夾具以及刀具的剛性等因素。本零件加工時(shí)使用的DMU210P五座標(biāo)加工中心具有良好的剛性、足夠的功率和高的轉(zhuǎn)數(shù)，采用外購?qiáng)A具對加工區(qū)域增加內(nèi)部輔助支撐，減小加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力而導(dǎo)致零件的變形。

②合理的數(shù)控程序

使用陶瓷刀具進(jìn)行高速銑削時(shí)，通常采用順銑削的加工方式，在加工內(nèi)部型面時(shí)，當(dāng)?shù)毒咔邢鞯焦战翘帟r(shí)，采用擺線切削方式，可避免切削力的突然增大。高速切削加工主要采用回路切削，通過不中斷的切削過程和刀具軌跡，減少刀具的切入和切出次數(shù)，獲得穩(wěn)定、高效、高精度的切削過程。

③陶瓷刀具合理幾何參數(shù)的選擇

在選擇陶瓷刀具的合理加工參數(shù)時(shí)，必須考慮到陶瓷刀具是一種硬而脆的刀具，如何保證其使用的穩(wěn)定性及不發(fā)生崩刃的情況是選擇陶瓷刀具合理加工參數(shù)的重要依據(jù)；還要考慮到中間環(huán)帶材料銑削的連續(xù)性、經(jīng)濟(jì)型以及平穩(wěn)性。

（2）改用面銑刀精銑環(huán)帶

原來精加工中間環(huán)帶使用Ф20R3整硬銑刀上下銑，銑島嶼間表面使用Ф16整硬端銑刀上下銑，這樣加工的缺點(diǎn)是由于零件硬度較高，這種加工方式刀具成本高，浪費(fèi)加工時(shí)間。后改用Ф50R6面銑刀精加工中間環(huán)帶、Ф40R5面銑刀銑島嶼間面。但是在使用這兩種銑刀加工后發(fā)現(xiàn)，加工后的零件表面不一樣高，高低相差0.2mm，由于刀具中間部分加工不到零件，才造成了加工后的表面高度不一樣。鑒于這種情況，使用偏心銑加工，以Ф50R6面銑刀為例，切削刃最高點(diǎn)在Ф35處，刀具中間部位無法進(jìn)行切削，該銑刀在偏心12.5mm后，加工出的零件表面相差0.03mm左右，滿足設(shè)計(jì)圖紙的要求。

（3）U鉆的使用

由于之前沒有使用過U鉆，在加工孔的時(shí)候一般都是按照傳統(tǒng)的加工方法進(jìn)行加工，打點(diǎn)-鉆孔-擴(kuò)孔-鏜孔-鉸孔，對于一些大直徑的孔且公差和位置度都不是很嚴(yán)的孔，加工起來比較費(fèi)時(shí)間，本零件外方建議使用U鉆加工島嶼上的孔。

首先簡單介紹一下U鉆的加工特點(diǎn)：

①加工效率一般是普通鉆頭的2～3倍。

②U鉆可直接在工件上加工，無需中心鉆打引導(dǎo)孔。

③刀體前端裝有可更換的刀片，降低了使用的成本。

④U鉆與普通鉆頭的區(qū)別就是U鉆使用刀片——周邊刀片和中心刀片，刀具磨損后無需重磨直接更換刀片即可，使用可轉(zhuǎn)位刀片比整體硬鉆要節(jié)省材料，并且刀片的一致性更容易控制零件尺寸。

⑤U鉆的剛性好，可以采用很高的進(jìn)給率，而且U鉆的加工直徑要比普通鉆頭大的多，最大能達(dá)到Ф50mm～Ф60mm，當(dāng)然U鉆由于裝刀片的特性不可能做的太小，Ф10mm以下的U鉆少見。

⑥U鉆遇到各種材料只需要更換同類型不同牌號的刀片即可，其他的鉆頭就要根據(jù)不同的材料來選擇。

⑦相比硬鉆，U鉆鉆出的孔精度還是要高一些的，而且光潔度要好，尤其是冷卻潤滑不通暢時(shí)，更加明顯，而且U鉆可以修正孔的位置精度，普通鉆頭就不行。

本工序需要加工的島嶼上的孔的尺寸分別為Ф20、Ф22、Ф29、Ф32，原采用Ф16鉆頭鉆底孔，再采用Ф16銑刀分層銑加工，依次將各個(gè)孔加工到尺寸，這樣加工有三點(diǎn)不好之處，一是浪費(fèi)時(shí)間，分別將孔由Ф16銑加工到Ф19、Ф21、Ф28、Ф31，需要去除很多余量；二是浪費(fèi)刀具，用整體硬質(zhì)合金銑刀分層銑孔，而且余量較大，刀具磨損快，成本提高；三是加工中存在質(zhì)量隱患，在銑加工孔的時(shí)候，需要操作者計(jì)算刀補(bǔ)數(shù)值，并輸入機(jī)床后加工，這樣人為的操作很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，沒有充分利用數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢，容易造成零件尺寸超差。

結(jié)語

本文通過對零件兩道銑削加工的研究，提高了加工效率，為工廠節(jié)省了寶貴的生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)也降低了加工成本，為日后的大批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]胡曉群，馮湛，葉紅雨.某新機(jī)壓氣機(jī)前機(jī)匣高效數(shù)控銑加工技術(shù)應(yīng)用研究[C].中國航空學(xué)會2005年高速高效加工技術(shù)研討會，2005.