盘轴一体结构零件高效车铣复合加工技术研究.docx

盘轴一体结构零件高效车铣复合加工技术研究 摘 要：盘轴一体结构零件是航空发动机中的关键件和重要承力件，该零件具有结构困难、尺寸精度高、薄壁刚性差、材料难加工的特点，特殊是其深腔结构放开性极差，给切削造成极大困难。车铣复合加工技术以车铣复合机床为核心加工设备，设计最优工艺路途，配置合适的专用夹具，选型高性能的机夹刀具，采纳软件设计数控程序并进行仿真，优化走刀路途、细化加工参数，以实现抗疲惫制造为最终目标的机械加工技术。 关键词：盘轴 结构零件 高效车铣复合 加工技术 中图分类号：TK162 文献标识码：A 1探讨目标 以盘轴一体结构零件为载体，利用公司新引进的WFLM65车铣复合加工设备，开展盘轴一体化困难结构零件的高效车铣复合加工技术探讨和加工验证，驾驭车铣复合加工设备的功能特点、零件加工工艺和复合编程技术。实现一次装夹，完成车、铣、钻、扩、铰加工和一次成形，大幅度地提高零件加工质量和加工效率。 1.1 零件类型 盘轴一体结构零件是将原盘与前轴颈合为一体的典型的困难零件，是发动机中的关键件和重要承力件，材料为TC17，零件结构困难、尺寸精度高、特殊是轴颈锥壁与轮盘的辐板形成了半封闭深型腔结构，径向深度达75mm，放开性极差，加工中进退刀极其困难，须要多把刀具转接才能完成加工。轴颈锥壁处最小壁厚仅为2.8mm，简单产生加工变形，给切削加工造成极大困难，加工质量不易保证。 1.2 预期达到的技术指标 通过盘轴一体结构零件高效车铣复合加工技术探讨，驾驭困难零件的复合加工技术、复合编程技术，提升公司制造水平，加工后的零件内孔协作尺寸396.2H7、跳动0.015；协作尺寸401.5 H7、垂直度0.01；轴颈锥面壁厚2.76+0.1；3.2+0.1；端面基准B平面度0.015等尺寸及技术条件满意设计图纸要求。填补公司盘轴一体化零件复合加工技术空白。 2攻关试验 2.1加工工艺方案的制定 2.1.1 工艺路途规划 盘轴一体结构零件毛坯采纳模锻件，热处理状态：固熔+时效，HB388。通过对零件进行结构和工艺性分析，考虑到零件的特别结构及材料的加工特点等因素，将原加工工艺路途进行了全新的优化设计，通过采纳车铣复合加工设备，实现了车、铣、钻、扩、较一次装夹加工成型。新工艺将原来的工序进行了集成和合并，将原来24道工序合并成4道工序，共优化削减了20道工序，极大地缩短了加工周期，削减了零件的周转。 2.2刀具结构及刀具材料的选择 盘轴一体结构零件由于其特别的深腔结构，且从超声波探伤到成品有较大的加工余量，半封闭深腔加工中走刀困难，加工过程中刀具与零件简单产生碰撞，因此刀具结构设计成为关键，同时零件加工采纳了卧式车铣复合加工中心，在进行刀具结构设计时要充分考虑机床接口和刀具的可达性，考虑到设备的特点和内部功能，高压内冷结构刀具属于首选方案。依据以往加工阅历，最终确定的刀具方案。 2.3专用工装的结构设计 由于零件粗加工的刚性相对较好，可干脆采纳四爪卡盘径向夹紧。精加工时考虑到零件的薄壁结构，为削减加工变形，必需采纳专用夹具，实现轴向定位、压紧的方式，完成零件安装定位和加工，并尽量使定位基准和设计基准重合，通过一次装夹、互为基准加找正的方法保证零件的两侧内外表面的形位公差要求，夹具的压紧力的作用点应与定位面保持一样。 2.4 加工中出现的问题及改进措施 2.4.1 深腔型面加工： 冷却和排屑 零件的深腔在加工时冷却和排屑非常困难，冷却困难导致刀片快速磨损，引起切削失效；排屑困难导致切削缠绕刀柄，而过多缠绕形成的积屑瘤假如参加切削，简单使零件表面形成严峻缺陷，所以深腔加工的关键就是冷却和排屑。为了解决这一难题，主要在两个方面进行了加工试验，第一是运用超高压内冷刀具，300bar的冷却压力使切削液顺当的喷射到刀具的前刀面上，完成冷却的功能；其次是试验切削参数，在切削深度和进给量上进行调整，试验出当切削深度为0.25mm、进给量为0.15mm/转时，形成的切屑呈碎鳞片状，这就使切削能够顺当的进行，刀片的磨损也大大降低。 深腔型面车加工简单产生碰撞和打刀 深腔型面加工其刀具结构、走刀路途、切削用量的选择对保证加工质量特别重要，必需确定合理的走刀轨迹、优化进刀方式。在加工深腔型面时，为避开刀具与辐板处尺寸R51发生刮碰，采纳圆弧进刀，保证了接刀处的平滑转接；采纳由盘心端面推向深腔的走刀轨迹，即保证了刀具的强度，又适当的提高了切削的效率。 2.4.2 基准面加工： 盘轴一体结构零件前后两侧协作止口和端面是零件重要的基准面，前后端面的平面度和平行度均为0.013mm，前后协作止口的跳动要求为0.015mm；为了保证加工质量，工艺上应将前后基准支配在一个工位上进行加工，而在加工时，夹具和零件的装夹须要讲究技巧。安装夹具时，先将夹具基准端面和花盘端面修整平滑；安装联接螺栓时先进行预拧紧，拧紧力适中，当夹具找正后，进行两两对点渐进压紧，同时视察外圆的跳动，避开由于一点用力过大导致已找正的平面出现异样。零件安装时，同样采纳渐进压紧方式，避开产生压痕和零件压紧变形。 2.4.3 镗孔加工中需留意的问题 轴颈端内孔公差位0.1mm，但由于加工距离较长，加工时简单产生锥度，所以必需选择刚性好并且锐利的刀具，同时在切削用量上严格限制。如上所述的“T3”刀具，刀尖圆角为R0.4，刀片楔角55度，既满意了刀具锐利的要求，也满意了强度要求。在实际加工中，零件直径在长度方向的改变量仅为0.01mm，保证了设计的要求。 2.4.4其他难点问题和解决措施 零件在加工内孔时，采纳R0.8规格镗孔刀片切削产生振纹，经过分析，其缘由是刀具圆角过大，切削时零件与刀具的接触面积过大，从而产生了较大的切削力，经探讨论证，将原刀片更换为刀尖圆角为R0.4的刀片，解决了加工中的振刀问题。 结语 经过对两件盘轴一体结构零件的车铣复合加工，零件的尺寸、技术条件和表面粗糙度满意设计要求，车加工开发了机床高压内冷、在线测量等8项机床功能，零件车加工效率比原来提高3倍左右。 参考文献 1透平机械现代制造技术丛书编委会.结构件制造技术M. 北京科学出版社，2002. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页