淺談高精度U型深槽類零件加工（二）

李軍超

（許昌煙草機械有限責任公司,河南 許昌 461000）

在異形類零件加工中，高精度U型深槽的加工以其加工工藝性差、加工應力變形、裝夾困難等難點，一直是持續困擾機加企業的加工難題。本文結合生產實例從工藝優化、應力消除、裝夾方法三各方面對高精度U型深槽零件的加工方案進行了有益探索。

在“淺談高精度U型深槽類零件加工（1）”中我們著重從加工工藝性優化的進行探索，下面我們將從影響高精度U型深槽類零件加工的另外兩方面，加工應力變形和裝夾方法，進行探索：

1 加工應力變形消除

消除加工應力變形可以從加工工藝路線、切削參數和增加消除應力道序等幾個方面入手解決。還以零件1為例，進行探索。

1.1 優化加工工藝路線

該零件的傳統工藝從加工經濟性考慮，把加工40mm開檔安排在立式機床和臥式機床上共同完成加工，造成以下問題：

（1）開檔兩側面不容易接平。

（2）開檔深71mm，R100位于開檔底部，60道序加工時，開檔除圓弧部位都已加工成型，不符合先粗后精的加工原則，底部稍微變形，直接對零件對稱度和垂直度產生影響。

（3）兩次裝夾加工，加工誤差和裝夾誤差都會對零件精度產生影響。

故該工藝要進行適當的工藝集中，工藝道序30、60合并，可以有效保證40mm開檔的加工精度。

1.2 優化切削參數

零件1在30道序精加工40mm開檔時，單邊有2mm加工余量，采用的加工方式是高速分層的切削方式，切削參數及刀具軌跡如表1、圖1所示。這種切削方式產生的切削應力和切削熱較小，適合一些加工余量小，精度要求高，易變形零件的加工，在數控加工中經常用到。但在該零件40mm槽加工中，由于該零件材料為1Cr13，切削性能不佳。故切削參數可以改進為如表2，增加精銑2，對已加工面進行修光，表面粗糙度達到0.8,圖2為成品。

表1 調整前切削參數表

圖1 刀具軌跡圖

1.3 增加控制消減應力工序

可以采取粗加工后增加穩定處理道序，可以有效加工后的內應力。

還以零件1為例，由于10道序去除材料量比較大加工過程中的切削應力較大，應力殘留在零件內部無法釋放，可以在 10道序粗加工后增加穩定處理道序，該材料為1Cr13，溫度應控制在600℃～650℃，以消減切削應力。

2 裝夾方法改進

加工路線、數控程序、切削參數確定后，裝夾方法就成為影響零件最終加工效果的決定因素。不同裝夾方法產生的后果差異巨大，甚至造成加工失敗。還以零件1為例，進行探索。

表2 調整后切削參數表

圖2 成品圖

圖3 30道序裝夾圖

如圖3所示，30道序是通過組合夾具進行裝夾加工，裝夾基準是45.5下面，壓緊位置為開檔兩側壁。導向叉的壓緊位置是兩側比較薄的側壁，在壓板壓緊時，壓板會給零件施加向下壓力，受力原理圖如5圖，如果支撐柱和零件的高度完全一致，壓板施加給零件的力是垂直向下。但是，在實際操作過程中，我們無法做到支撐柱和零件高度完全一致，由于側壁比較薄，就會出現圖4中所示的兩種情況，導致在自由狀態和壓緊狀態下尺寸會發生變化，加工后，直接對零件的垂直度和對稱度造成影響，且加工后40mm開檔單側壁厚尺寸不一致。

圖4 測量尺寸對比圖

根據零件的特點，制定了新的裝夾方法，用虎鉗裝夾，如圖6所示。壓緊位置是零件的實體部位，在壓緊狀態下，兩側壁處于自由狀態，不會造成裝夾變形。這種裝夾方法與分層銑削方法相結合，可以很好解決高精度、易變性零件的加工難題。

圖5 30道序裝夾受力原理示意圖

3 結論

通過以上探索我們發現在加工高精度U型深槽類異形零件時，只有綜合考慮零件的加工工藝性、應力變形以及裝夾方法才能夠順利攻克該類零件的加工難題。

圖6 30道序裝夾改進后圖

[1]陳宏鈞，主編.實用機械加工工藝手冊[S].機械工業出版社,1997(06).

[2]梁炳文，主編.機械加工工藝與竅門精選[M].機械工業出版社,2002(02).

[3]于克萍,胡慶安編.結構力學[M].西北工大出版社, 2012(01).