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機械零件切削加工有什么優化方法

欄目分類:設備資訊   發布日期:2018-04-08   瀏覽次數:
此次加工的零件形狀為大直徑圓形單面多槽,其筋條、緣條及腹板厚度較薄,因而在加工過程中易產生變形,已變形零件的后續機械零件切削加工有什么優化方法

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【零件】是根據客戶需求而寫的,非常具有代表性,在客戶搜索【零件】時,都能通過我們來了解相關資訊,而且【零件】在客戶有需求時提供參考意見。

優化完善加工流程

 

在實際加工過程中,發現在加工中產生的變形量比想象中的更嚴重,主要表現為腹板和壁厚太薄。采用的切削方式沒有問題,但由于工藝凸臺留的較少,很難控制變形,因而加工第一件零件時會很費時間;谧冃蔚脑,有些部位在三五坐標分別數控加工時,銜接不是很好,鉗工的工作量較大,共用時9天。

 

圖4為首次加工時預留的凸臺定位塊,可以看出,外圈有4處壓點,內圈留2處連接筋。

 

總結經驗,更改和完善工藝流程,在首件加工完成后進行第1次更改,具體如下:

 

①控制變形量:增加毛料與零件連接筋的數量(外圈9個,內圈8個),連接處20寬,以增加零件強度和加工穩定性,控制變形量;

 

②鉆沉頭螺栓:在毛料連接處鉆孔,采用沉頭螺栓壓緊?梢越档瓦\用刀具的長度,以便加強零件加工的穩定性,提高加工效率;

 

③調整加工順序:將加工順序根據第1件實際加工后的情況進行調整,便于操作及尺寸控制;

 

④增加測量工序:由于外形角度較大,利用樣板檢測內外形,尺寸難以檢測,為了保證零件的正確性,提測量數據進行零件內外形及筋條位置的檢測;

 

⑤轉角插銑:為了提高加工效率及產品質量,轉角采用插銑,以免大刀粗加工后轉角余量大,精加工時打刀,傷及零件。

 

⑥擴孔加工:在加工腹板上的減輕孔時,要注意編程順序,中心下刀,一圈一圈向擴銑,避免薄腹板切傷;

 

⑦切斷工藝耳片:將預留的工藝耳片進行切除,用小刀先進行軸線分層,再進行徑向分層加工,避免帶傷零件。

 

圖4  首次加工所留連接筋

 

在首件加工完成后,對加工方案再次進行調整,調整后所連接筋見圖5。調整后不但有效控制了變形量,而且加工效率得到了明顯的提高,只用時4天,大大減弱了鉗工的工作量。(首次加工時,用時9天)。具體調整步驟如下:

 

①在毛料的中間位置增加2個沉頭螺栓,以免零件在最后切斷時中間毛料轉動,打傷刀具,切傷零件;

 

②粗銑外形時,刀具不抬起,將外圍毛料整體切斷,這樣粗加工外形、外圈在毛料外進刀,軸向均勻分3層,每1層直接走1周,到壓緊的內置螺釘處,繞過去,不抬刀;內圈也采用這種方式加工。調整后,減少45次抬刀,45次進刀和45次空走刀,共節省時間約150分鐘(見圖6)。

 

③補銑腹板和精銑筋條程序在粗銑外形前進行,可以保證補銑腹板尺寸,有效保證筋條與腹板的接刀差。

 

 

航空領域中機加零件的材料主要有鋁、鈦合金和不銹鋼3種?蝾惲慵土侯惲慵牟牧弦遭伜辖馂橹,鋁合金材料及不銹鋼材料為輔。

 

鈦合金材料特點:強度高,硬度高,彈性模量低,高溫和低溫性能優良,耐腐蝕性強。

 

此次加工的零件形狀為大直徑圓形單面多槽,其筋條、緣條及腹板厚度較薄,因而在加工過程中易產生變形,已變形零件的后續加工有很多麻煩。腹板下陷部位由于轉角處R角比較小,為了達到精度要求,必須選擇小直徑的刀具進行精加工到最終尺寸。此零件的毛料狀態是板材,需要大直徑刀具進行粗加工,去除余量。所以在加工中采用什么切削方式來控制變形量是重點及難點。

 

加工中變形量的控制主要采取以下措施:切削方式、加工順序、刀具選擇和夾具的運用。

 

1  加工方式

 

零件切削的加工方式是加工中控制變形的一個重要“參數”,快進切削是控制加工變形的一種重要銑切加工方式,能有效控制加工后零件的變形量。所謂快進切削就是在銑切件的表面,盡可能選擇適合的大直徑加工刀具。編程時,加工參數要符合所選刀具的加工狀態,分多層加工,每層的切深要小,一般為1mm,層與層之間的進刀方式一般選用圓弧進刀或坡走銑。遵循大進給、淺切深的原則,既節省刀具又節省機床,加工狀態穩定,加工效率和產品質量較傳統方式都有較大的提高,快進切削走刀方式見圖2。

 

2  整體加工流程

 

實際加工過程中,首先根據零件的實際情況和外形樣板設計自制工裝,考慮是否需要特殊刀、量具及是否需要申請測量。其次,編制加工工藝方案及加工流程。由于背面是平板面,而且外形面相對于正面來說是閉角,所以要設計一個工裝,與預留凸臺及下腹板面定位,避免在銑外形時因五坐標機床擺刀銑而傷及機床表面和刀具。具體加工流程見圖3。

 

 

 

(1)基準孔的加工

 

零件數控加工時,通常采用兩孔一面作為基準(利用零件本身具有的兩個通孔作為加工基準孔)。此零件不算厚,在加工孔時,將其鉆通即可,而且都是借用孔(先借用鉆個定位小孔,后期銑切掉,按數模銑成兩個大通孔)。在鉆借用定位孔時,沒有高精度尺寸的嚴格要求,容易加工。如果毛料很厚,在加工基準孔時加工成盲孔,避免孔太深導致孔垂直度不合格。

 

(2)內形粗加工

 

根據實際零件狀態選用大直徑刀具(Φ63R3)進行粗加工去除余量。為了減少零件控制變形,粗加工采用快進刀片淺切,每層切深1mm,并且需要跨槽加工,即不按順序銑每一個槽,要先1槽、3槽、5槽……再銑2槽、4槽、6槽……內外形的加強筋預留通過輔助夾具來控制加工變形。

 

(3)精加工及閉角殘留的處理

 

在半精加工時,根據槽寬的大小,采用Φ40R3或Φ30R3刀具加工腹板。腹板加工到位后,再保證筋條和緣條的厚度尺寸。筋條與緣條相連接處的R角需要用Φ16R3的刀具保證,避免大直徑刀具加工后的殘留量,此零件在內形局部存在閉角。為了保證零件的重量要求,用Φ8R3刀具行切加工閉角殘留處理,以滿足設計需要。這樣既保證加工后重量又保證數控加工后接刀光順。

 

(4)刀具的選擇及切削參數

 

整個切削過程中刀具的選擇非常重要。粗加工時,要選擇大直徑刀具進行快進淺切,大直徑刀具能提高加工速度;而后選用常用的Φ40R3或Φ30R3的刀具進行半精加工,更換刀具后,由于大直徑刀具加工后轉角的殘留比較大,精加工時選擇小直徑的刀具加工時,轉角處要提前處理—轉角進行插銑。如不處理,粗加工后直接用小刀進行精加工,在轉角處的吃刀量較大,容易打刀切傷零件。刀具選擇和切削參數數值見表1。

 

航空領域中機加零件的材料主要有鋁、鈦合金和不銹鋼3種?蝾惲慵土侯惲慵牟牧弦遭伜辖馂橹,鋁合金材料及不銹鋼材料為輔。

 

鈦合金材料特點:強度高,硬度高,彈性模量低,高溫和低溫性能優良,耐腐蝕性強。

 

此次加工的零件形狀為大直徑圓形單面多槽,其筋條、緣條及腹板厚度較薄,因而在加工過程中易產生變形,已變形零件的后續加工有很多麻煩。腹板下陷部位由于轉角處R角比較小,為了達到精度要求,必須選擇小直徑的刀具進行精加工到最終尺寸。此零件的毛料狀態是板材,需要大直徑刀具進行粗加工,去除余量。所以在加工中采用什么切削方式來控制變形量是重點及難點。

 

加工中變形量的控制主要采取以下措施:切削方式、加工順序、刀具選擇和夾具的運用。

 

1  加工方式

 

零件切削的加工方式是加工中控制變形的一個重要“參數”,快進切削是控制加工變形的一種重要銑切加工方式,能有效控制加工后零件的變形量。所謂快進切削就是在銑切件的表面,盡可能選擇適合的大直徑加工刀具。編程時,加工參數要符合所選刀具的加工狀態,分多層加工,每層的切深要小,一般為1mm,層與層之間的進刀方式一般選用圓弧進刀或坡走銑。遵循大進給、淺切深的原則,既節省刀具又節省機床,加工狀態穩定,加工效率和產品質量較傳統方式都有較大的提高,快進切削走刀方式見圖2。

 

2  整體加工流程

 

實際加工過程中,首先根據零件的實際情況和外形樣板設計自制工裝,考慮是否需要特殊刀、量具及是否需要申請測量。其次,編制加工工藝方案及加工流程。由于背面是平板面,而且外形面相對于正面來說是閉角,所以要設計一個工裝,與預留凸臺及下腹板面定位,避免在銑外形時因五坐標機床擺刀銑而傷及機床表面和刀具。具體加工流程見圖3。

 

 

 

(1)基準孔的加工

 

零件數控加工時,通常采用兩孔一面作為基準(利用零件本身具有的兩個通孔作為加工基準孔)。此零件不算厚,在加工孔時,將其鉆通即可,而且都是借用孔(先借用鉆個定位小孔,后期銑切掉,按數模銑成兩個大通孔)。在鉆借用定位孔時,沒有高精度尺寸的嚴格要求,容易加工。如果毛料很厚,在加工基準孔時加工成盲孔,避免孔太深導致孔垂直度不合格。

 

(2)內形粗加工

 

根據實際零件狀態選用大直徑刀具(Φ63R3)進行粗加工去除余量。為了減少零件控制變形,粗加工采用快進刀片淺切,每層切深1mm,并且需要跨槽加工,即不按順序銑每一個槽,要先1槽、3槽、5槽……再銑2槽、4槽、6槽……內外形的加強筋預留通過輔助夾具來控制加工變形。

 

(3)精加工及閉角殘留的處理

 

在半精加工時,根據槽寬的大小,采用Φ40R3或Φ30R3刀具加工腹板。腹板加工到位后,再保證筋條和緣條的厚度尺寸。筋條與緣條相連接處的R角需要用Φ16R3的刀具保證,避免大直徑刀具加工后的殘留量,此零件在內形局部存在閉角。為了保證零件的重量要求,用Φ8R3刀具行切加工閉角殘留處理,以滿足設計需要。這樣既保證加工后重量又保證數控加工后接刀光順。

 

(4)刀具的選擇及切削參數

 

整個切削過程中刀具的選擇非常重要。粗加工時,要選擇大直徑刀具進行快進淺切,大直徑刀具能提高加工速度;而后選用常用的Φ40R3或Φ30R3的刀具進行半精加工,更換刀具后,由于大直徑刀具加工后轉角的殘留比較大,精加工時選擇小直徑的刀具加工時,轉角處要提前處理—轉角進行插銑。如不處理,粗加工后直接用小刀進行精加工,在轉角處的吃刀量較大,容易打刀切傷零件。刀具選擇和切削參數數值見表1。

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