機匣零件高效銑削實驗研究

謝羿 信潤菲 金鳳 羅晉

摘 要：在機匣零件的加工中，銑削加工最為重要，通常銑削加工是將機匣內外型面上的特征加工出來。

關鍵詞：機匣零件；高郊銑削；試驗研究

中圖分類號：TG662 文獻標識碼：B

本文研究的零件羅羅公司BR710發動機的高壓渦輪機匣，由于銑削加工工序加工時間長，設備功率低，長期占用五坐標加工中心，在生產管理上存在很大問題。在認識到問題的同時，進行了專門研究，并針對其中兩個加工時間長的工序進行了實驗研究，實驗的主要內容是如何選擇合適的加工刀具并確定適合加工本零件的參數，通過提高加工參數，減少加工時間，降低加工成本。下面具體介紹一下60工序和80工序的實驗具體內容。

一、No.60工序銑內花邊實驗研究

本工序的加工余量為10mm，原采用傳統的加工方式選用Φ20R3立銑刀分層加工，每層3mm，單邊留0.25mm余量，加工時間長、浪費道具，為了能在保證零件質量的前提下，提高加工效率，粗加工改為用Φ100玉米銑刀，非標刀體，刀片：SPMT100408-RIC328，加工參數為V= 30m/min，F=40m/min。首先試用粗銑兩刀完成加工，加工過程中發現切削非常順暢，加工后刀片磨損較小，基于此，試驗一刀完成零件粗加工，并將加工中進刀方式改為切線圓弧進刀，極大地提高了加工效率，加工后刀具磨損較嚴重，需重新更換后方可加工下一個零件。

二、No.80工序粗銑大端外型面試驗研究

本工序是零件主要的粗銑工序，余量多，易變形，采用外購專用夾具，內部帶有支撐，壓緊要求使用限力扳手，壓板壓緊力80NM，內部支撐為30NM。

下面按工步說明具體提速內容及改進內容：

（1）陶瓷刀具在粗銑中的應用

本工序零件余量最大處7mm，粗加工實驗已采用陶瓷刀片，粗加工單邊留0.5mm余量。陶瓷刀片的特點為強度高、硬度高、以及具有高紅硬性、高耐磨性、優良的化學穩定性和低摩擦系數等，其切削加工效率為普通硬質合金刀具的6～10倍。在使用現代陶瓷刀片進行高速銑削時，為達到提高刀具使用壽命和生產效率的目的，在合理選擇切削速度、進給速度、切削深度、寬度和刀具類型等方面是至關重要的。所以在應用時，必須注意以下幾個方面：

①機床要求

機床—零件—刀具，工藝系統剛性弱是導致陶瓷刀具壽命降低或崩刃的主要原因，不能單純地考慮機床的剛性，必須同時考慮零件、夾具以及刀具的剛性等因素。本零件加工時使用的DMU210P五座標加工中心具有良好的剛性、足夠的功率和高的轉數，采用外購夾具對加工區域增加內部輔助支撐，減小加工過程中產生的應力而導致零件的變形。

②合理的數控程序

使用陶瓷刀具進行高速銑削時，通常采用順銑削的加工方式，在加工內部型面時，當刀具切削到拐角處時，采用擺線切削方式，可避免切削力的突然增大。高速切削加工主要采用回路切削，通過不中斷的切削過程和刀具軌跡，減少刀具的切入和切出次數，獲得穩定、高效、高精度的切削過程。

③陶瓷刀具合理幾何參數的選擇

在選擇陶瓷刀具的合理加工參數時，必須考慮到陶瓷刀具是一種硬而脆的刀具，如何保證其使用的穩定性及不發生崩刃的情況是選擇陶瓷刀具合理加工參數的重要依據；還要考慮到中間環帶材料銑削的連續性、經濟型以及平穩性。

（2）改用面銑刀精銑環帶

原來精加工中間環帶使用Ф20R3整硬銑刀上下銑，銑島嶼間表面使用Ф16整硬端銑刀上下銑，這樣加工的缺點是由于零件硬度較高，這種加工方式刀具成本高，浪費加工時間。后改用Ф50R6面銑刀精加工中間環帶、Ф40R5面銑刀銑島嶼間面。但是在使用這兩種銑刀加工后發現，加工后的零件表面不一樣高，高低相差0.2mm，由于刀具中間部分加工不到零件，才造成了加工后的表面高度不一樣。鑒于這種情況，使用偏心銑加工，以Ф50R6面銑刀為例，切削刃最高點在Ф35處，刀具中間部位無法進行切削，該銑刀在偏心12.5mm后，加工出的零件表面相差0.03mm左右，滿足設計圖紙的要求。

（3）U鉆的使用

由于之前沒有使用過U鉆，在加工孔的時候一般都是按照傳統的加工方法進行加工，打點-鉆孔-擴孔-鏜孔-鉸孔，對于一些大直徑的孔且公差和位置度都不是很嚴的孔，加工起來比較費時間，本零件外方建議使用U鉆加工島嶼上的孔。

首先簡單介紹一下U鉆的加工特點：

①加工效率一般是普通鉆頭的2～3倍。

②U鉆可直接在工件上加工，無需中心鉆打引導孔。

③刀體前端裝有可更換的刀片，降低了使用的成本。

④U鉆與普通鉆頭的區別就是U鉆使用刀片——周邊刀片和中心刀片，刀具磨損后無需重磨直接更換刀片即可，使用可轉位刀片比整體硬鉆要節省材料，并且刀片的一致性更容易控制零件尺寸。

⑤U鉆的剛性好，可以采用很高的進給率，而且U鉆的加工直徑要比普通鉆頭大的多，最大能達到Ф50mm～Ф60mm，當然U鉆由于裝刀片的特性不可能做的太小，Ф10mm以下的U鉆少見。

⑥U鉆遇到各種材料只需要更換同類型不同牌號的刀片即可，其他的鉆頭就要根據不同的材料來選擇。

⑦相比硬鉆，U鉆鉆出的孔精度還是要高一些的，而且光潔度要好，尤其是冷卻潤滑不通暢時，更加明顯，而且U鉆可以修正孔的位置精度，普通鉆頭就不行。

本工序需要加工的島嶼上的孔的尺寸分別為Ф20、Ф22、Ф29、Ф32，原采用Ф16鉆頭鉆底孔，再采用Ф16銑刀分層銑加工，依次將各個孔加工到尺寸，這樣加工有三點不好之處，一是浪費時間，分別將孔由Ф16銑加工到Ф19、Ф21、Ф28、Ф31，需要去除很多余量；二是浪費刀具，用整體硬質合金銑刀分層銑孔，而且余量較大，刀具磨損快，成本提高；三是加工中存在質量隱患，在銑加工孔的時候，需要操作者計算刀補數值，并輸入機床后加工，這樣人為的操作很容易產生錯誤，沒有充分利用數控機床的優勢，容易造成零件尺寸超差。

結語

本文通過對零件兩道銑削加工的研究，提高了加工效率，為工廠節省了寶貴的生產時間，同時也降低了加工成本，為日后的大批量生產奠定了基礎。

參考文獻

[1]胡曉群，馮湛，葉紅雨.某新機壓氣機前機匣高效數控銑加工技術應用研究[C].中國航空學會2005年高速高效加工技術研討會，2005.