典型結構件加工工藝研究

摘 要：文章介紹了典型結構件安裝邊零件的機械加工工藝路線設計，工藝難點分析及解決措施。包括復雜型面的零件結構分析，工藝路線的安排，工藝方法的選擇和加工中所存在問題的解決辦法，同時還通過對刀具材料，機床特征及工件材質的分析，選擇合理的切削用量，提高了加工效率。

關鍵詞：安裝邊；磨削加工；切削用量；刀具

引言

典型結構件-安裝邊系列產品是GE動力系統的主要產品之一。在轉包產品創匯額中所占比重較大，因此對安裝邊的典型零件加工工藝進行深入研究，并提出建設性改進，具有現實意義。

通過對典型結構件加工工藝和機床特點及大量實驗和數據分析，確定影響加工精度的主要因素、提出總體解決方案，編制優化的數控加工程序，同時對機床的功能進行開發，充分發揮設備的潛能。

1 安裝邊零件結構及其材料特性分析

1.1 產品的結構分析

現生產的安裝邊多為改型后的帶有焊接耳座結構。該系列零件為長方形環型結構，主要加工難點是分布在框架外部左右兩側的上下槽和大小弧段的上下槽，其中還包括上下底面的R型面和倒角，槽和R型面的加工選用成型刀具；零件精度、表面質量及其它技術要求較高，同時零件上沿周邊排列190個φ1.52mm，深33.01mm的小孔，小孔沿周邊傾斜的角度也不同。

1.2 材料特性分析

安裝邊材料美國牌號為Nimonic263，相當于我國的GH163合金。該材料的加工特性如下：（1）加工硬化十分嚴重，已加工表面的硬化程度可達基本硬度的2～5倍；（2）切削力大，為一般鋼材的2～3倍；（3）切削溫度高，刀具磨損劇烈，耐用度明顯下降。

2 機械加工工藝路線設計

2.1 加工過程分析

根據對安裝邊零件的加工工藝進行分析，我們了解到該工件的重要工序尺寸為大小弧段和兩側邊的上下槽，尺寸精度高?？紤]到零件有焊接耳座的要求，除在焊接坡口兩側型面留有2mm焊后機加工余量外（3處坡口），其余型面尺寸全為最終精加工尺寸，其加工步驟如下：

銑加工表面基準——磨加工表面基準——半精加工內外輪廓——精加工內外輪廓及槽——熒光檢查——電脈沖打孔——焊接——X光檢查——熒光檢查——焊后機加工——最終檢驗

2.2 加工方法的選擇

2.2.1 毛料粗加工

由于毛料為板料水切割或自由鍛件，平面度很差，沒有機械加工基準，所以首先安排銑基準工序，由于零件在以后的精加工過程中所有尺寸均以上下表面為基準，且尺寸公差較嚴，所以我們在銑加工上下表面之后，安排磨加工工序，以保證加工精度，但由于磨削效率較低，經過多次試驗之后，我們將其加工余量由原來的單面0.2mm降為現在單面0.1mm，既提高了效率，又保證了質量。

2.2.2 孔的加工方法的選擇

此安裝邊零件有190個小孔，其孔徑僅為φ1.52mm，且為角度不同的斜孔，深度為33.01mm，其長徑比大于20，這種孔的加工，采用一般的加工方法是很難達到要求的，所以采用電火花加工的方法。

3 工藝難點分析及解決措施

典型安裝邊的材料相當于我國的GH163，此高溫合金很難加工，在整個安裝邊的生產過程中，我們遇到很多難題，但經過反復研究試驗，都分別得到了解決。

3.1 零件變形大，應力大

由于我們所用的毛料不但余量大，而且毛料為自由鍛件，平面度狀態很差，加工中極易變形，造成零件質量很難保證，經過試驗，采取如下措施：粗銑時增加銑基準工序，加工基準后，松開壓板，翻轉零件加工另一面，然后再反轉零件，重新銑基準面。如此既能保證零件加工的精度，為下道工序磨加工奠定良好的基礎，又能在加工中使應力釋放，減小零件變形。

3.2 磨削難問題

與銑加工相比，該零件的磨削更加困難，主要表現為：（1）砂輪易粘堵塞且急劇鈍化；（2）磨削力和磨削溫度較高，磨削表面易燒傷；（3）加工硬化嚴重。

由于GH163的磨削加工比較困難，因此正式加工前我們對GH163的磨削加工進行了大量的試驗，最終我們從以下幾個方面采取措施：

3.2.1 砂輪的選擇

對此高溫合金的磨削我們采用剛玉類砂輪，其優點是磨粒韌性好，自銳性好，均熱穩定性、化學穩定性均較好，因此砂輪不僅磨削效率高，質量好，而且成本低。

3.2.2 磨削參數的選擇

在開始試驗加工中，當磨削深度超過0.03mm時，零件即會突然鼓起來變形，嚴重時表面有燒傷現象，再者GH163合金沒有磁性，無法以其本身吸附在工作臺表面，只能靠夾緊力，所以磨削時磨削深度必須嚴格控制，經過多次試驗，我們選擇了比較合適的磨削參數：砂輪直徑φ350mm，切削深度0.01～0.02mm，進給速度1400r/min。

3.2.3 切削液的使用

為了降低切削溫度和切削力，改善加工表面質量，保證加工精度，提高生產效率，我們選擇了潤滑性和冷卻作用均優的高效重負荷乳化切削液，并在其中添加優質極壓添加劑。如此不僅能降低零件的切削溫度，還起到了很好的潤滑作用。

3.3 讓刀現象

由于GH163的材料特性和NC機床主軸剛性不好的原因，在零件加工余量較大時會產生嚴重的讓刀現象。為解決這一問題，我們在數控銑加工內外輪廓及內槽時，在去除大的余量后，留0.1～0.2mm的余量，再精加工一刀，減小切削力，以消除由于讓刀所造成的型面上下尺寸不一致，并且保證零件的表面粗糙度的要求。

3.4 參數改進

在加工典型安裝邊粗，精銑時，加工參數不合理，加工效率低，為典型瓶頸工序，嚴重影響生產順利進行，同時也大大增加了操作者的勞動強度。

經過反復試驗，選用硬質合金刀，在切削過程中，選擇小的吃刀量，較高的主軸轉速，比較大的進給量進行切削，將粗銑左右耳背程序的參數調整為S=1800，F=450，精銑左右耳背程序的參數調整為S=2800，F=1200，這樣大大提高了加工效率。

4 結束語

通過對典型安裝邊零件的工藝研究，并投入到成批生產及交付，實踐可以證明該零件的工藝路線及工藝方法是正確有效，同時也為以后典型結構零件縮短研制周期、保證零件質量奠定了良好的基礎。

參考文獻

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