解析細(xì)長板狀零件加工變形控制工藝

王偉

（江蘇省交通工程集團有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

當(dāng)前人字閘門中邊縫止水涉及到了大量的細(xì)長板狀零件，如枕、支墊塊等，這些零件在加工過程中難度較大，工序復(fù)雜，直線度必須要進行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，否則將直接影響船閘后期的止水效果。劉老澗二號船閘大修工程加工件中涉及到了大量的枕、支墊塊，結(jié)合實際的加工需求和使用需求，落實好變形控制，并且提出針對性的優(yōu)化解決辦法不僅是本文論述的重點，也是進一步強化機械加工質(zhì)量的關(guān)鍵研究課題。

1 細(xì)長板狀零件的加工工藝重要性

枕、支墊塊作為人字閘門邊縫的止水零件，在加工期間若精度不準(zhǔn)或者存在質(zhì)量問題，不僅直接影響閘門的止水效果，而且有可能引發(fā)閘門漏水后產(chǎn)生抖動帶來的一系列問題，給船閘運行帶來一定的安全隱患。因此在加工過程中對枕、支墊塊等細(xì)長板狀零件的精準(zhǔn)控制，也是有效提升閘門運行穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

除此之外，枕、支墊塊若出現(xiàn)質(zhì)量問題，在后續(xù)維護以及更換的過程中也會增加較多的額外維修成本，甚至部分枕、支墊塊安裝在水下，在船閘不抽水的情況下根本無法更換，影響生產(chǎn)企業(yè)乃至工程的信譽和社會信賴度。因此落實好枕、支墊塊等細(xì)長板類零件的加工工藝控制，實現(xiàn)精細(xì)化管理以及質(zhì)量管理，對于企業(yè)以及工程來講，都有一定的促進作用。

2 細(xì)長板狀零件的加工特點

結(jié)合當(dāng)前大部分細(xì)長板狀零件的加工質(zhì)量變化情況來講，變形是主要的質(zhì)量影響因素。而導(dǎo)致板狀零件產(chǎn)生變形的行為，以受力變形和受熱變形為主。

首先針對受力變形來講，在細(xì)長板狀零件加工期間，高速的銑削以及夾具的使用都會產(chǎn)生一定的應(yīng)力，在應(yīng)力的影響下，由于板狀零件本身的厚度不高，極易出現(xiàn)彎曲變形等問題。在零件產(chǎn)生變形之后，隨著不同程度的震動，會直接導(dǎo)致工件表面和圓柱度的粗糙度無法進行控制，精準(zhǔn)度也會受到車削的影響，例如工件彎曲過大時會產(chǎn)生較大的振動量，從而無法進行表面精度的控制。

另外針對受熱變形來講，主要指的是在前期工件加工過程中可能會出現(xiàn)較多的熱量，而細(xì)長板狀零件本身的散熱性能不高，容易在熱量的影響下出現(xiàn)熱脹冷縮情況，膨脹到一定數(shù)值下，受到了夾具以及限位塊等因素的影響，會出現(xiàn)彎曲變形。

3 細(xì)長板狀零件的變形控制分析

劉老澗二號船閘大修工程加工件中涉及到了大量的枕、支墊塊，如圖1。枕、支墊塊是人字閘門的邊縫止水的配合零件，凸凹圓弧是止水面，零件的直線度直接影響配合面的間隙，因此其形變將直接影響止水效果。為了避免出現(xiàn)形變等情況，就必須要落實好質(zhì)量控制，詳細(xì)的內(nèi)容和策略如下。

圖1 枕、支墊塊結(jié)構(gòu)

3.1 常規(guī)變形控制方法

切削刀具要求盡量鋒利，刀尖圓弧盡量小，減少擠壓量，加大刀具前角，使切削力減小，減小熱變形；刀具后角適當(dāng)增大，減少后面與已加工表面的摩擦，能夠有效防止應(yīng)力變形。若取零件大尺寸方向為順平行紋向，則通過銑削加工后由于受擠及摩擦拉伸，其表面伸長就更大，變形就越發(fā)嚴(yán)重。因此為了改善這一施工缺陷，在下料時應(yīng)嚴(yán)格控制大尺寸方向，一定要取垂直紋向，使之?dāng)D壓伸長在長向為最小。

另外在板狀零件加工的過程中，還需要消除因為已加工表面較對應(yīng)面出現(xiàn)拉長而呈不同程度的上拱變形，如能在其對應(yīng)面采取合適的切削余量加工該面，則也會產(chǎn)生一定的表面擴張。那么為了有效緩解這一問題，減小以至近乎完全消除變形，在加工完一面后，將該面朝下貼緊墊鐵，工件全長夾緊在虎鉗中，敲平工件，雖然能夠有效緩解較為嚴(yán)重的變形量，但此時的工件仍處于彈性變形范圍內(nèi)，因此可以選擇合適的切削用量加工，松開夾具，工件兩面由于反應(yīng)變的作用則成平行狀態(tài)。減小切削深度，適當(dāng)增加切削速度和走刀量，對控制變形和提高生產(chǎn)率有利。合理使用冷卻潤滑液，可延長刀具壽命，也可以有效降低行銷過程中產(chǎn)生的熱量，防止對工件產(chǎn)生影響，對控制變形有利。

3.2 落實好刀具和幾何參數(shù)的控制（凸圓弧加工）

刀具以及幾何參數(shù)的控制，主要指的是要嚴(yán)格控制車削過程中，車刀的前角、主偏角、刀傾角。首先前角的大小和切削力、溫度以及功率有著緊密的聯(lián)系，例如前角縮小切削力會隨之增大，在不影響強度的情況下，可以最大限度的提升刀具前腳；主偏角的參數(shù)會受到軸向切削力、徑向切削力以及切向切削力等因素的影響。若主偏角較小，整體的徑向切削力會逐步增大，而切向切削力會逐步減小；刃傾角會受到切屑流向、刀尖強度不同、切削分力比例的影響。若刃傾角逐步減小，則徑向切削力會快速增大，軸向切削力以及切向切削力反而不會受到較大的影響。通常來講，為了有效避免板件零件出現(xiàn)變形，刃傾角需要控制在-10～+10°的范圍內(nèi)，能夠有效提升三個切削分力之間的比例合理性，從而避免對工件造成影響。

3.3 銑削加工處理的質(zhì)量控制

通常來講在細(xì)長板件加工的過程中，銑削過程分為粗銑、半精銑以及精銑三個重要階段。

在粗銑削加工結(jié)束后，由于該環(huán)節(jié)加工效率較高，對于原材料的組織破壞程度較大，因此是導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力以及板件變形的主要環(huán)節(jié)。那么在經(jīng)過粗銑削之后，需要通過退火處理來進行原材料彈性的恢復(fù)，能夠有效提升其控制應(yīng)力。

通常來講常規(guī)的細(xì)長板件為45鍛材料，退火溫度可以控制在800～820℃左右。若生產(chǎn)周期較長，在粗銑削結(jié)束之后，可以放置幾天，促使內(nèi)應(yīng)力自然釋放，然后當(dāng)達到實際施工標(biāo)準(zhǔn)之后，再進行后續(xù)加工。

半精銑削和精銑削必須要嚴(yán)格區(qū)分開，不能在一次裝夾完成之后共同采取這兩項作業(yè)，必須要經(jīng)過拆卸重新夾裝，能夠有效提升精準(zhǔn)性，避免切削過程中出現(xiàn)變形情況。

3.4 通過熱校平進行校正

針對當(dāng)前大部分變形矯正作業(yè)來講，人工矯正往往是在室溫的環(huán)境下針對細(xì)長板件切削過程中出現(xiàn)的變形情況進行矯正，但是部分細(xì)長板件切削期間產(chǎn)生的變形抗力也較大，因此人工矯正可能無法一次性的滿足實際需求，那么便需要通過熱校平來進行輔助矯正。

熱校平技術(shù)指的是需要將變形的原材料加熱到一定溫度，確保金屬能夠再次結(jié)晶，在這個過程中材料變形抗力會伴隨著溫度的升高而逐步下降，因此只要施加一定的外力，便可以強化其內(nèi)部各層纖維組織，改善原有的變形狀態(tài)。

在實際操作的過程中，可以將多個變形的細(xì)長板件進行疊加處理，利用模具進行一次性的精準(zhǔn)校正。這個過程中合理的選擇加裝模具，將有效提升變形矯正的精準(zhǔn)性，同時模具本身的材料屈服極限必須要高于細(xì)長板件自身的抗力，這樣才能夠有效滿足不同細(xì)長板件材料的實際校正需求。另外在溫度控制方面，采取熱校平進行變形矯正溫度越高，其矯正精準(zhǔn)性越高，但是必須要結(jié)合不同細(xì)長板件的實際材料特點進行溫度范圍的控制，隨著溫度的增高，板件本身的抗拉性能會逐步下降，因此需要嚴(yán)格考慮材料平整度以及抗拉強度之間的平衡性，落實好溫度調(diào)控，這樣才可以在滿足校正需求的同時，不會降低板件本身的材料性能和剛性。

4 結(jié)語

當(dāng)前細(xì)長薄板件加工過程中會存在一定程度的變形問題，為了有效的進行變形量控制，必須要落實好加工工藝以及相關(guān)設(shè)備體系的性能優(yōu)化。在刀具選擇以及夾裝技術(shù)的選擇方面，要結(jié)合具體的變形控制需求進行調(diào)整，同時退火處理以及熱校平處理能夠有效改善板件的變形量，同時在提升強度的過程中也能夠增強參數(shù)精準(zhǔn)性。要結(jié)合實際需求進行針對性的優(yōu)化方案選擇，這樣才能夠有效提升細(xì)長板件的加工質(zhì)量。