“擺線銑”高速加工在殼體密封槽加工中的應(yīng)用

中航工業(yè)北京長(zhǎng)空機(jī)械有限責(zé)任公司 （102200） 王曉波 魏 勇

殼體的端面密封槽是整個(gè)殼體上重要的結(jié)構(gòu)之一，它直接影響密封圈的壓縮量，從而關(guān)系到整臺(tái)機(jī)器的密封性能，所以，密封槽尺寸精度及表面粗糙度都有非常高的要求；端面密封槽結(jié)構(gòu)狹窄，三面封閉，刀具強(qiáng)度受到結(jié)構(gòu)的限制，在加工過程中的效率比較低，并且容易出現(xiàn)折刀的情況。高效加工出合格的密封槽是本文重點(diǎn)需要解決的問題。

1.端面密封槽加工方法調(diào)研

（1）本公司密封槽現(xiàn)行加工方式一覽（見表1）。

表 1

在端面密封槽的加工過程中，刀具首次進(jìn)入密封槽時(shí)，就被完全嵌入進(jìn)去了，刀具在拐角處承受的載荷也將超出刀具承受極限，金屬切削率的峰值會(huì)導(dǎo)致刀具過早損壞。這迫使機(jī)械師減小加工參數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致第1種銑削法生產(chǎn)力的喪失。

本公司的產(chǎn)品性質(zhì)為多品種，小批量，制作專用夾具和刀具在成本上得不償失，并且密封槽的形狀多為異形槽，車削法、鏜削法只能加工回轉(zhuǎn)類的密封槽，所以該方法不能被廣泛應(yīng)用。

經(jīng)以上分析，現(xiàn)行的3種加工方法均不能達(dá)到高效加工的目的，那么我們到底怎樣能夠高效加工端面密封槽呢？

（2）“擺線銑”高速加工概念的提出 “擺線銑”高速加工是刀具采用整切削刃以圓弧方式高速切入/切出的回轉(zhuǎn)走刀模式，有效控制刀具的嵌入量，高效去除狹窄區(qū)域的銑削方式，其走刀方式如圖1所示。

圖1 “擺線銑”的走刀模式

“擺線銑”尤其適合狹窄區(qū)域銑削及難加工材料銑削，它不僅具有刀具短接觸加工的優(yōu)勢(shì)，還具有切屑薄、切削力小、整切削刃加工，刀具壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

綜上所述，我們可以嘗試下利用“擺線銑”切削模式對(duì)密封槽進(jìn)行粗加工，從而突破表1所述的效率低問題。

2.加工策略的實(shí)施

零件端面密封槽的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖2所示。該零件材料為：1Cr17Ni2 ，抗拉強(qiáng)度：880～1080MPa，使用MAZAK410B立式加工中心進(jìn)行加工。目前本公司主要的生產(chǎn)瓶頸在于粗加工的銑削方式，刀具（φ2mm立銑刀）螺旋下刀，背吃刀量0.25mm，轉(zhuǎn)速6000r/min，進(jìn)給速度20mm/min，粗加工完畢需要59min，金屬去除率低至11mm3/min。為改善此蝸牛般的加工效率，對(duì)該端面密封槽的銑削加工作出調(diào)整。

圖2 密封槽結(jié)構(gòu)

（1）工步劃分及加工參數(shù)（見表2）。

表2

（2）“擺線銑”在U G軟件中的具體設(shè)置“擺線銑”的刀路需要計(jì)算機(jī)輔助編程，這里我們針對(duì)UG模塊進(jìn)行介紹。根據(jù)“擺線銑”的加工特點(diǎn)，銑刀可以整切削刃加工，所以刀路無須分層，只需要在底部生成即可，這也為提高加工效率奠定了基礎(chǔ)。

工法的選擇：UG模塊中平面銑、型腔銑及面銑削三種工法具有擺線功能，這里我們使用面銑削進(jìn)行操作。

“擺線銑”參數(shù)設(shè)置如圖3所示。

圖3 “擺線銑”參數(shù)設(shè)置

通過采用“擺線銑”高速加工的粗加工銑削方法進(jìn)行加工，粗加工的時(shí)間縮短至10min，金屬去除率達(dá)到66mm3/min，提速成功。擺線刀路軌跡如圖4所示。

3.結(jié)語(yǔ)

“擺線銑”適合用于狹窄區(qū)域銑削及難加工材料銑削，如圖5所示。

圖4 擺線刀路軌跡

圖5 “擺線銑”加工實(shí)例

“擺線銑”圓弧切入切出，允許應(yīng)用小容屑槽刀具，提高刀具剛性。

“擺線銑”由于每次的切削量較小，可以支持高線速度和進(jìn)給。

“擺線銑”可以全切削刃銑削，效率遠(yuǎn)高于常規(guī)加工。

本文中，對(duì)高強(qiáng)度合金鋼采用了“擺線銑”高速加工的粗加工銑削模式，加工效率提高了500%，是一次非常成功的公司改善案例，不僅為該產(chǎn)品提高了生產(chǎn)效率，也為公司同類產(chǎn)品的密封槽加工提速提供了理論和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。