超大薄板精密機械加工工藝探討

摘要：機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，是工人進行加工的一個依據。機械產品的性能，特別是它的可靠性和耐久性，在很大程度上取決于加工工藝技術的合理性；正確的加工工藝才能確保產品質量、保證產品使用性能。

關鍵詞：機械加工工藝；消除應力處理；裝卡找正；基準面

中圖分類號：TG52 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）18-0050-02

機械制造業的發展水平是國家工業化程度的主要標志之一，機械加工水平的高低是影響其發展的重要因素，選擇合適的加工方法，合理安排加工順序，降低加工成本的同時確保加工精度。在工件加工的整個過程中，各個環節對技術的要求是各不相同的，合理制定機械加工工藝值得研究探討。機械加工中，超大薄板加工、細長軸加工等都是比較典型的加工難題，需要制定正確的加工工藝，才能保證產品最終質量合格。

以外形尺寸為3200×1800×30、材料為304不銹鋼板的精密機械加工工藝為例進行探討。

成品技術要求：兩大面的表面粗糙度要求均為Ra1.6，大面最終平面度要求為0.4。零件特征為超大超重薄板工件，且表面結構有較高的質量要求。其工藝包括零件的毛坯準備、機床上裝卡找正、加工順序、刀具調整與接刀等多道工序，還有成品半成品吊裝搬運與放置等事項，每道工序都會影響到零件的加工質量，在實際生產加工中都須予以重視。

1 原材料準備

原材料（毛坯）準備是把握零件質量的首關，須執行不合格原材料（毛坯）不投產的規定。零件加工前必須對原材料進行確認，材料要求為304不銹鋼，采購的鋼板必須附帶有效的、可追溯的材質證明；原材料切割下料后需校正平面度（可通過滾壓整形等方法），令平面度≤1.6；毛坯應先粗加工出非精密要求的輪廓，減少后加工的加工應力，并可避免后加工影響大板的平面度及表面精度；粗加工后做消除應力處理（消除原材料軋制應力、熱切割應力、矯形應力等），一般選擇熱處理方法（去應力熱處理以隨機自動記錄數據曲線作為質量保證），消除應力時，應采取保持校正平面度的技術措施；粗加工并熱處理后的毛坯自由放置在加工機床的工作臺上（或等同）檢測精度和加工余量進行確認。

2 大板的裝卡與找正

大板的裝卡與找正是大板加工精度保證的重要環節，裝卡的每個步驟都很關鍵，裝卡的方法、順序直接影響大板最終的加工精度。裝夾時必須夾死，防止工件在切削力、重力、慣性力等的作用下發生移位或晃動，以免破壞工件的定位。

具體步驟是：采用自由放置墊實壓緊的裝卡方法，令裝卡變形≤0.02，基準面找正精度≤0.035/1000。設定裝卡壓緊點不少于5×12=60點，在大板上均勻排布；大板下方對應每個壓緊點的地方都有一個支撐點，可微調，即上壓緊點正對下支撐點，需制作適用的工裝卡具。每次裝卡前，先對工裝的支撐點預先找正，令全部支撐點的上平面在平行于工作臺面的同一平面內，允差≤0.02（可用機床打表測量）。大板自由放置于工裝支撐點上，縱橫對正、墊實壓緊，從中間開始逐次向兩端兩邊對稱進行；每個點的墊實壓緊操作均在最靠近壓點的地方架百分表，調整零位，然后進行墊實壓緊，令壓緊后百分表仍保持在零位為合格。大板加工過程中遇銑刀與壓點相碰，則解除壓點，待銑刀通過后補上壓點，操作方法同上（視具體情況釋放下支撐）。平面銑削完成后，松開所有壓點，檢測并記錄全部壓點平面度值，掌握銑削過程中應力變形規律和趨勢，為后續找正趕偏差提供參考。

3 大板的加工

大板的加工是決定成品合格的關鍵環節，須選擇合理的加工順序，把粗加工和精加工分開，經濟作業，一次預基準，兩次成品面。毛坯上機床裝卡找正后，預加工一個面（見光或稍有黑皮）作為二次裝卡的基準面。工件翻身裝卡（預基準面朝下），將上面加工成成品；工件再翻身裝卡（已成品面朝下作為基準面），將上面加工成成品，且最終厚度合格。若加工量過大，則應均布分加工量或再增加一次預基準面加工（即多翻身一次）。加工量對生產效率加工質量都有很大影響；加工量過大，不但增加機械加工的勞動量，使最耐磨的表面金屬層被切除，降低了生產效率，而且增加了材料、工具和電力消耗，提高了加工成本；加工量過小，則既不能消除上道工序的各種缺陷和誤差，又不能補償本工序加工時的裝夾誤差，結果生產的是廢品。其選取原則應該是在保證質量的前提下，使加工量盡可能小，減小切削加工的內應力，提高工件的加工精度和表面粗糙度。

4 加工刀具及切削參數

加工刀具選用端銑刀Φ250-GB5342（或Φ125-GB5342）。由于大板平面最終為精密平面，必須采用垂直銑削法，不能采用傾斜銑削法。調整主軸與工作臺垂直，偏差≤0.03/250，主軸端面圓跳動量≤0.01，主軸徑向圓跳動量≤0.01。調整階梯交錯密齒端銑刀的所有精光齒在徑向半徑比半精切齒半徑小0.5，在軸向精光齒比半精切齒高0.3，走刀方向為橫向。接刀時，最少接刀交插≥1.5。

切削參數：吃刀深度ap=1～2mm；每齒進給量af=0.05～0.2mm/Z；切削速度v=160mm～200mm/min（Φ250、204～255r/min）。

5 成品半成品吊裝搬運與放置

成品半成品吊裝必須有可靠的對成品面防護措施和防止吊裝變形措施?？稍诠ぜ让嬷胁康跹b，忌在工件端部吊裝；吊裝翻身必須下襯軟物緩落，忌硬碰硬裝。放置時，應制備專用的工位器具放置工件，使工件在約15°范圍穩妥側立，避免平放時底面不平引起的重力變形。工件搬運時，最好同工位器具一起搬運，避免搬運變形與碰撞。成品的搬運與放置須格外注意，嚴格執行相關的規定，否則會前功盡棄。

6 工件的質檢與質保

加工成品面的質量檢驗，在銑削完畢并松開全部壓點（工件處于自由狀態），于機床工作臺面上進行。檢測的項目有：平面度、粗糙度、厚度，記錄各壓點實測數據。材質以材質證明驗證或復檢化驗單作為質量保證，去應力熱處理以隨機自動記錄曲線作為質量保證，成品以檢驗記錄作為質量保證，工位器具以設計圖樣和實測精度記錄作為質量保證。在質量保證可靠有效的前提下，可忽略因后續加工、吊裝搬運放置、溫差和加工應力所引起的變形。各項質檢數據及質保證明均是成品零件合格的有效證明。

7 結語

機械加工過程中，產生誤差、影響質量是不可避免的，只有對其采取相應的預防措施盡可能地避免或減少加工誤差，才能有效提高機加工的精度和質量。超大薄板加工工藝流程主要包括：選材→裝卡找正→銑削加工→質量檢測→成品包裝。需要注意的是：原材料需消除應力處理，裝卡時控制好裝卡變形，加工時掌握好加工順序和切削參數，檢測手段要正確，成品包裝要注意防護。對于超大薄板精密機械加工要進行縝密的工藝探討，加工部門和加工人員應嚴格執行已定加工工藝，方可減低生產成本，保證產品的加工最終合格。

參考文獻

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作者簡介：李亮生（1984-），男，江西九江人，東莞宏威數碼機械有限公司工程師，研究方向：機械設計制造。