某槳軸類零件數(shù)控加工的一些特點(diǎn)(FANUC-15B)UG編程

    這是一篇可操作性很強(qiáng)的文章，文中工藝數(shù)據(jù)翔實(shí)，措施得當(dāng)，對從事軸類加工的工藝員來說有一定的參考價值。文中的所列各參數(shù)中，1英寸＝25.4mm，讀者可參照自行換算。

    筆者曾在某航空發(fā)動機(jī)零部件制造廠的槳軸生產(chǎn)線上做了3年多的工藝工作。通過學(xué)習(xí)和實(shí)際加工過程中的摸索，對槳軸類零件的數(shù)控加工積累了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。下面就探討一下某一類典型的槳軸零件的數(shù)控加工特點(diǎn)。

    零件材料為AMS6414，相當(dāng)于40CrNiMoA，經(jīng)調(diào)質(zhì)后硬度HRC40-45。主要的精車加工工序是在德國Boehringer公司進(jìn)口的數(shù)控車床VDF-315上完成的。機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)為FANUC-15B。編程軟件用的是15.0版本的UG(Unigraphics)，編程時先根據(jù)生成的刀軌輸出一個CLSF刀位原文件，經(jīng)后置處理器后置處理生成機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能識別的G代碼。

    后置處理器有一個問答式的設(shè)置文件，可根據(jù)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類別和機(jī)床的結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行設(shè)置。對程序的輸出格式，如固定的程序頭和程序尾格式都可設(shè)置。對生成的刀軌，UG具有在屏幕上演示加工軌跡的功能。為檢查是否有干涉產(chǎn)生，還可將刀具模型畫出來按加工軌跡進(jìn)行演示。方法是先畫出刀具模型，模型的原點(diǎn)即加工時定義的刀長起始點(diǎn)，在Options菜單內(nèi)選擇Save options，再選擇Pattern data only選項(xiàng)，將刀具模型存為模塊。要演示加工軌跡時，用Edit display菜單中的Pattern，再選Specify定義刀具模型文件的路徑即可�，F(xiàn)在再演示加工軌跡的時候，就會看到刀具模型了。

    內(nèi)孔加工的方法對保證內(nèi)孔和外圓相對于兩端中心孔的跳動有很大關(guān)系。要求不那么高的可分兩道工序從兩端分別加工。要求高的應(yīng)將兩端中心孔放在同一個工序一次裝夾中加工完成。

    試切的作用是，因?yàn)闄C(jī)床對刀系統(tǒng)的精度不是很高，對刀后不作調(diào)整加工出來的尺寸與程序里的名義尺寸總存在千分之幾到百分之幾英寸的誤差。因此必須采用先試切，然后測量出誤差，再把測量得到的誤差輸入到刀補(bǔ)里，這樣才能保證最終尺寸得到有效控制。試切時的所有條件（如余量和切削參數(shù)等）都要與最后精加工時保持一致，以消除這些因素的影響。每一批的首件都應(yīng)試切，以后可跳讀。對尺寸公差較小的關(guān)鍵尺寸，還應(yīng)在最終精加工之前設(shè)置退刀和暫停以測量尺寸，按需要調(diào)整刀補(bǔ)。外緣刀的試切可加工一段外圓直徑和一個端面，以分別調(diào)整徑向和軸向的刀補(bǔ)值，如圖1所示。試切的程序例子如下：

圖1

/N300(  TOOL=35 DEG O.D LH  )

/N310(*********************)

/N320(OFFSET= 5)

/N330(TOOL# 5  TTX 7.9540  TTZ 2.5590  RaD= .0150  PIQ=3  )

/N340(*********************)

/N350 G54 G90 T0

/N360 G01 X23. Z35. F200

/N370 T05005

/N380 M42

/N390 G92 S1120

/N400 G96 S500 M04

/N410 X11.97 Z1.54

/N420 M08

/N430 G01 X7.1

/N440 Z1.119 F60.

/N450 G95 X5.7398 F.005

/N460 G94 Z1.219 F50.

/N470 G00 Z3.936

/N480 G01 X4.185

/N490 G95 Z2.8601 F.005

/N500 G94 X4.3264 Z2.9308 F50.

/N510 G00 X11.97

/N520 M09

/N530 Z36.324

/N540 M00

/N550(**********************)

/N560(MESSURE LENGTH TO FLANGE FACE IS 0.78〃AND DIA 4.185〃)

/N570(**********************)

    而鏜刀的試切一般僅加工一段內(nèi)孔，用來調(diào)整徑向的刀補(bǔ)值，軸向?qū)Φ恫捎玫姆椒�為鏜刀進(jìn)到離對刀基準(zhǔn)面一固定距離（如1英寸）處，在程序中設(shè)置暫停，用塊規(guī)確定刀尖到對刀基準(zhǔn)面的距離，如圖2所示。

圖2 

    粗鏜采用分段方式，每刀余量可采用0.1英寸左右，每段在孔的徑向方向切12刀左右，長度方向鏜進(jìn)3英寸左右后，鏜刀完全退出，清理鐵屑，檢查刀片。當(dāng)然，這只是一個典型的例子，實(shí)際加工中還受孔的大小、深度，機(jī)床冷卻情況等因素的影響。

    精鏜留 0.02英寸余量到尺寸。精鏜之前可無切削余量地光一刀內(nèi)孔，確保0.02英寸的余量準(zhǔn)確均勻。精鏜分兩刀鏜，每刀余量0.01英寸，可往內(nèi)鏜一刀，再往外拉一刀。與兩刀都往內(nèi)鏜相比較，內(nèi)孔質(zhì)量好一些。究其原因，筆者認(rèn)為是因?yàn)樽詈笸�外拉一刀時三角形刀片的另一邊刃參與切削，較為鋒利所至。

圖3

    內(nèi)孔表面粗糙度要求高時，支承方式不同對其的影響也不一樣。一類零件內(nèi)孔大端直徑處的表面粗糙度要求不高，為Ra125，僅在軸中部軸頸處用軟爪夾緊就能達(dá)到要求。另一類零件內(nèi)孔大端直徑處的表面粗糙度要求較高，為Ra32，須用專用的軟爪在大端法蘭和軸中部直徑處同時夾緊，才能保證內(nèi)孔表面粗糙度要求，如圖3所示。實(shí)際加工中未夾持法蘭時，采用相同的刀具和切削參數(shù)，內(nèi)孔表面粗糙度只達(dá)到了Ra110以內(nèi)，如圖4所示。

圖4

    內(nèi)孔有大臺階，刀具受限制時可采用全刀刃切削法，如圖5所示。但采用較小的進(jìn)給量，如0.001～0.002英寸/r，每進(jìn)千分之三，退千分之二。因退刀量很小，感覺刀具好像在連續(xù)進(jìn)刀切削，不過比較慢而已。在實(shí)際加工中，曾有過三角形刀片一邊刀刃的三分之二以上都參予切削的例子，未出現(xiàn)振動或刀具異常磨損等情況。

圖5

    不同種類鏜刀的優(yōu)缺點(diǎn)。VDI-50彈性夾式刀柄對減振有很好的效果。最初，我們訂購了一些肯納的鏜桿，包括幾把減振鏜桿，用普通的VDI-50刀柄即螺栓壓緊方式的刀柄裝夾，使用效果很不好，振動大，崩刀片。想了各種辦法調(diào)整都解決不了振動的問題，只好把這些鏜桿都閑置起來，而另外找鏜桿來替代。后來，我們了解到國外工藝中采用的是彈性夾式刀柄（Split sleeve），就嘗試著訂購了兩個試用，結(jié)果效果很好，振刀現(xiàn)象完全消除了。因?yàn)橘I的比較貴，我們又通過工裝部門自己仿制了幾個不同內(nèi)徑的彈性夾式刀柄，也很好用，而且把以前閑置的鏜桿都利用起來了。

    孔的長徑比大，且有較大臺階時，采用組合的偏心式鏜頭效果很好。減振鏜桿前端用螺栓和燕尾槽與前面的可偏心調(diào)節(jié)的鏜頭連接。這種選擇的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，加工的內(nèi)孔表面質(zhì)量高，尺寸精確。實(shí)際加工中采用0.003英寸/r，800r/min，余量為0.005英寸時，加工內(nèi)孔的表面粗糙度可達(dá)Ra26，且能輕松保證±0.001英寸的尺寸公差。只不過不同零件內(nèi)孔形狀有差異時，可能需要換裝不同的鏜頭以避免干涉。如果選擇采用直徑小一些的鏜桿的話，雖然同樣能避免干涉，且適用范圍廣一些，但過大的長徑比將使鏜刀的穩(wěn)定性不易保證，振動很難消除，而且由于鏜刀強(qiáng)度的降低，讓刀現(xiàn)象將較明顯，鏜孔尺寸不易控制。