某航空發(fā)動機壓力閥套中間件的加工難點及對應(yīng)措施

王成新， 宋福林

（長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院,長沙410124）

0 引言

某航空發(fā)動機壓力閥套中間件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、孔徑小、零件壁薄，且表面粗糙度及加工精度要求高，加工易變形，產(chǎn)品合格率較低。在對零件的結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度、形位精度進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化工藝路線，合理選擇刀具及切削參數(shù)，較好地解決產(chǎn)品合格率低等問題。

1 零件分析及加工難點

壓力閥套中間件零件的加工內(nèi)容有：外圓、外圓槽、內(nèi)孔、內(nèi)槽、倒角、圓角等，該零件的大部分精度都有公差要求，而且精度要求高，尤其在形位公差同軸度和零件的長度尺寸上都有很高的精度要求。加工難點如下：1）該壓力閥套中間件零件屬于薄壁零件，右端壁厚0.75 mm，左端壁厚3 mm，加工過程中易產(chǎn)生加工變形。2）該壓力閥套中間件零件有多處同軸度及尺寸精度要求高。3）孔徑小且形狀復(fù)雜。該壓力閥套中間件零件內(nèi)孔直徑小至11 mm，還有45°內(nèi)溝槽、圓角及直徑15.5 mm的內(nèi)孔面的加工，加工精度達(dá)±0.02 mm。4）該壓力閥套中間件零件總長精度要求高，且切槽的位置都是以切斷的位置作為基準(zhǔn)，難以保證槽加工位置。5）該壓力閥套零件表面粗糙度要求全部為1.6 μm。零件如圖1所示。

圖1 壓力閥套中間件

2 零件加工工藝制定

2.1 工藝路線安排

由于零件整體外圓φ17.3±0.05對零件左端內(nèi)孔φ11±0.02、零件右端內(nèi)孔四個部位都有較高的同軸度要求，為解決同軸度要求，可采取一次裝夾完成所有加工。具體加工路線如下：

1）粗車φ14、φ11.5、φ11內(nèi)孔至尺寸精度要求;2）半精車、精車內(nèi)孔至尺寸精度要求;3）粗車φ15.5、φ13內(nèi)槽至尺寸精度要求;4）半精車、精車內(nèi)槽至尺寸精度要求;5）粗車φ17.3外圓至尺寸精度要求;6）半精車、精車φ17.3±0.05外圓至尺寸精度要求;7）粗車φ14.6外槽至尺寸精度要求;8）半精車、精車φ14.6±0.05外槽至尺寸精度要求;9）零件切斷，保證零件的長度，并倒角;10）零件檢測。

2.2 毛坯選擇

該零件孔徑小，加工過程鐵屑排屑困難。如果選擇較長棒料，鉆φ9.5的盲孔作為加工毛坯，加工過程中鐵屑在孔內(nèi)排屑困難，會導(dǎo)致內(nèi)孔被鐵屑刮花，降低表面粗糙度，同時也會出現(xiàn)鐵屑堵死內(nèi)孔及打刀等情況，從而影響加工質(zhì)量。所以在毛坯的選擇上也尤為關(guān)鍵，根據(jù)工藝安排選擇外圓為φ20，長度為52 mm的棒料，鉆φ9.5的通孔，作為加工毛坯。

2.3 刀具選擇

為了保證零件的加工質(zhì)量，需選擇合適的刀具，尤其在選擇內(nèi)孔刀具的時候，由于孔徑較小，如果選擇普通鋼制刀桿及普通高速鋼刀桿加工時會產(chǎn)生振刀，如果采用手工磨削的高速鋼刀具，加工過程中刀具易磨損，替換性差，而且尺寸精度難以控制。所以選擇合適的刀桿對加工是至關(guān)重要的。加工該零件選擇整體硬質(zhì)合金的刀桿，抗震性好，加工過程中容易控制尺寸精度。刀片的選擇及刀片型號見表1所示。

表1 刀具參數(shù)表

2.4 刀具切削參數(shù)

為了保證零件的加工質(zhì)量，需選擇合適的刀具切削參數(shù)。加工該零件尤其在切削內(nèi)孔的參數(shù)，粗加工可選取較高轉(zhuǎn)速進(jìn)行切削去除大部分余量，然而在精加工時由于孔徑較小，如果選取較高轉(zhuǎn)速會產(chǎn)生振刀及表面粗糙度達(dá)不到要求，所以在精加工內(nèi)孔時選取低轉(zhuǎn)速進(jìn)行內(nèi)孔及內(nèi)槽的精加工，這樣加工出的零件尺寸及表面粗糙度都符合要求。加工參數(shù)見表2所示。

表2 刀具切削參數(shù)表

3 零件加工流程

1）零件裝夾及對刀。三爪卡盤夾毛坯一端，夾長為10 mm，依次將4把刀對刀。但由于切槽刀對刀過程存在誤差，為保證零件3個槽的位置正確及切斷位置尺寸正確，所以在對好切槽刀后先進(jìn)行切槽刀試切，先編寫簡單的切槽程序，讓刀具在毛坯零件尾端位置切一個淺槽，用公法線千分尺測量槽的位置與編程的位置是否正確，如有誤差通過利用機床磨損補正調(diào)整。

2）粗、精加工內(nèi)外輪廓。加工時采用先內(nèi)后外的原則，加工可采用手工編程或自動編程。先用內(nèi)孔車刀粗車、半精車、精車φ14、φ11.5、φ11的內(nèi)孔，再用內(nèi)孔槽刀粗車、半精車、精車φ15.5、φ13的內(nèi)槽，再用外圓車刀粗車、半精車、精車φ17.3及1.1的倒角，最后用外圓槽刀粗車、半精車、精車外圓槽。具體加工參數(shù)參照表2。

3）切斷。由于工件切斷的位置只有3 mm的壁厚，切斷刀在切斷的時候容易使工件產(chǎn)生變形，為解決切斷變形，只能減小切斷刀切削刃寬度，減小與零件的接觸面積，這里采用1.5 mm的槽刀切斷，減小工件發(fā)生變形。切斷時直接保證零件的工件總長，并做好圓角半徑0.6 mm的倒角。

4 加工注意事項

為減少薄壁零件在加工中出現(xiàn)的少量變形，在加工過程中以減小刀尖圓弧半徑及減小背吃刀量等切削參數(shù)來減少零件在加工過程中的變形。對于小孔徑的零件，如果表面粗糙度要求高，如果普通機床高轉(zhuǎn)速車削加工后的表面粗糙度要求達(dá)不到的話，可采取低轉(zhuǎn)速加工，這樣既能保證零件表面粗糙度，又能很好地控制尺寸。對于有多個同軸度要求的零件可采取一次裝夾的方法來加工，從而保證零件的同軸度要求。

5 加工效果評價

通過對該零件的模擬仿真及加工試驗，以及對工藝的改進(jìn)，加工出的產(chǎn)品經(jīng)過測量已經(jīng)能夠保證圖樣的精度要求。該零件的加工工藝設(shè)計得到了某軍工企業(yè)的認(rèn)可，并已實現(xiàn)該零件的批量生產(chǎn)，產(chǎn)品的合格率能夠達(dá)到95%以上，提高了零件的生產(chǎn)效率。該零件經(jīng)過多輪的測試已能正常安裝到某航空發(fā)動機上正常使用。

6 結(jié) 語

本文針對某航空發(fā)動機壓力閥套中間件零件進(jìn)行了工藝分析，在分析該零件加工難點的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次數(shù)控仿真模擬和實際加工，并對該零件進(jìn)行檢測分析，該零件質(zhì)量符合要求，證明該工藝設(shè)計可行有效。同時也為加工該類零件提供了良好的加工工藝，對數(shù)控車床上車削類似零件具有一定參考作用。