斜面零件加工優(yōu)化研究

彭小彥，劉國(guó)棟，彭 湘

（江南工業(yè)集團(tuán)有限公司，湖南 湘潭 411207）

1 項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程與解決的主要問(wèn)題

1.1 零件加工的主要難點(diǎn)

這種零件屬于薄壁零件，眾所周知，作為加工零件中的老大難，由于工件壁薄，由工件、刀具和夾具組成的切削系統(tǒng)剛性較差，切削加工過(guò)程中易產(chǎn)生切削振動(dòng)，在切削力，特別是徑向切削力的作用下，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度.加工過(guò)程中，切削熱也會(huì)引起工件熱變性，使工件尺寸難于控制[1]。

1.2 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)

解決生產(chǎn)效率瓶頸的問(wèn)題，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了設(shè)備占用率，滿足了生產(chǎn)進(jìn)度需求，同時(shí)為別的產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度需求打下了基礎(chǔ)。

2 技術(shù)方案的確定

這種零件主要以兩個(gè)互成4.8°斜面組成，現(xiàn)在的加工方法是通過(guò)?4R2球頭銑刀仿形加工，為了保證表面質(zhì)量3.2，刀具軌跡間距為0.2mm，加工效率極低。先通過(guò)設(shè)計(jì)專用的銑斜面夾具，如下圖1所示：產(chǎn)品定位夾緊后使產(chǎn)品斜面垂直機(jī)床主軸，使用面銑刀一刀可完成斜面加工[2]。

圖1 用大直徑面銑刀替代小直徑球頭銑刀，兩刀可完成斜面加工

圖2 AKD9舵翼凸臺(tái)為斜面與R2.5構(gòu)成，通過(guò)設(shè)計(jì)制作專用錐形球銑刀，三刀可完成斜面與圓弧的加工，大大提高加工效率。

圖2 舵翼凸臺(tái)為斜面與R2.5結(jié)構(gòu)

氣動(dòng)裝置夾緊擬采用多工位氣動(dòng)夾具，多件夾緊，一個(gè)動(dòng)作夾緊一組待加工工件。這種夾具其設(shè)計(jì)緊湊，安放的工件密度大，裝夾一次能加工多個(gè)產(chǎn)品，在數(shù)控機(jī)床上使用，能減少換刀次數(shù)及空行程距離，從而縮短單件產(chǎn)品加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)這類夾具的關(guān)鍵要解決多件同時(shí)夾緊的間隙補(bǔ)償和消除問(wèn)題，以及氣動(dòng)夾緊力的自鎖問(wèn)題。同時(shí)在零件夾緊過(guò)程中，由于氣動(dòng)夾具的特點(diǎn)，零件加工時(shí)干涉小，可以在原工藝基礎(chǔ)上合并工序，減少工件裝夾次數(shù)，能更好保證零件尺寸精度及形位公差，提高加工效率。減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高效率。

圖3 氣動(dòng)裝置夾具改裝過(guò)程

3 項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

在試制加工過(guò)程中，由于工件屬于薄壁零件，采用了D80的面銑刀加工時(shí)，在加工過(guò)程中，在工件最薄的地方出現(xiàn)了振刀，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)振紋，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量.項(xiàng)目組成員針對(duì)此問(wèn)題展開(kāi)了討論，分析如下：

薄壁零件在進(jìn)行精加工時(shí)，需要充分的考慮裝夾、走刀、工藝參數(shù)對(duì)零件內(nèi)部應(yīng)力的影響以及切削時(shí)切削力、切削熱對(duì)零件結(jié)構(gòu)的影響，控制變形，避免引起變形，造成零件精度及表面質(zhì)量破壞.需選擇更加合理的刀具。

目前D80的面銑刀上采用的是普通的硬質(zhì)鋁合金銑刀片，這種銑刀片由于刀尖不鋒利，在加工過(guò)程中增大了切削變形和摩擦力，造成了工件表面質(zhì)量缺陷。如圖4所示。

圖4 薄壁零件精加工

聚晶金剛石（PCD）刀具：PCD是高溫超高壓條件下通過(guò)鈷等金屬結(jié)合劑將金剛石微粉聚集燒結(jié)合成的多晶體材料，又稱燒結(jié)金剛石。聚晶金剛石刀具整體燒結(jié)成銑刀，用于銑削加工，PCD晶粒呈無(wú)序排列狀態(tài)，屬各向同性，硬度均勻，刀具具有高硬度、高導(dǎo)熱性、低熱脹系數(shù)、高彈性模具和低摩擦系數(shù)，刀刃非常的鋒利，它的斷裂強(qiáng)度高，切削刃鈍圓半徑值可以磨的很小，不易斷裂，能長(zhǎng)期保持切削刃的鋒利程度；金剛石的熱膨脹系數(shù)小，熱變性小。所以針對(duì)金剛石刀具的這些優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)協(xié)商，我們采用了金剛石PCD刀片，在加工過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)振刀現(xiàn)象，工件的表面質(zhì)量得到了大幅度提升，通過(guò)驗(yàn)證粗糙度值達(dá)到了1。

圖5 聚晶金剛石（PCD）刀具加工

4 經(jīng)濟(jì)效率

先進(jìn)的加工方法、高效的夾具和刀具是數(shù)控加工提高效率的三大法寶此，根據(jù)這種零件的特點(diǎn)，恰好的利用“三大法寶“在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中能夠大大的縮短加工時(shí)間，有效地提高了3倍的生產(chǎn)效率，同時(shí)也提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)工廠以后大批量的、小批量生產(chǎn)的同種類型的零件，此次的斜面零件加工優(yōu)化研究可以逐步推廣。