某槳軸類零件數(shù)控加工的一些特點

   這是一篇可操作性很強的文章，文中工藝數(shù)據(jù)翔實，措施得當，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。通過學習和實際加工過程中的摸索，對槳軸類零件的數(shù)控加工積累了一點經(jīng)驗。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。

   零件材料為AMS6414，相當于40CrNiMoA，經(jīng)調質后硬度HRC40-45。主要的精車加工工序是在德國Boehringer公司進口的數(shù)控車床VDF-315上完成的。機床的數(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置文件，可根據(jù)機床數(shù)控系統(tǒng)的類別和機床的結構、功能進行設置。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行演示。方法是先畫出刀具模型，模型的原點即加工時定義的刀長起始點，在Options菜單內選擇Save options，再選擇Pattern data only選項，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。

   內孔加工的方法對保證內孔和外圓相對于兩端中心孔的跳動有很大關系。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，因為機床對刀系統(tǒng)的精度不是很高，對刀后不作調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。每一批的首件都應試切，以后可跳讀。對尺寸公差較小的關鍵尺寸，還應在最終精加工之前設置退刀和暫停以測量尺寸，按需要調整刀補。外緣刀的試切可加工一段外圓直徑和一個端面，以分別調整徑向和軸向的刀補值，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孔，用來調整徑向的刀補值，軸向對刀采用的方法為鏜刀進到離對刀基準面一固定距離（如1英寸）處，在程序中設置暫停，用塊規(guī)確定刀尖到對刀基準面的距離，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3英寸左右后，鏜刀完全退出，清理鐵屑，檢查刀片。當然，這只是一個典型的例子，實際加工中還受孔的大小、深度，機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孔，確保0.02英寸的余量準確均勻。精鏜分兩刀鏜，每刀余量0.01英寸，可往內鏜一刀，再往外拉一刀。與兩刀都往內鏜相比較，內孔質量好一些。究其原因，筆者認為是因為最后往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到要求。另一類零件內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，才能保證內孔表面粗糙度要求，如圖3所示。實際加工中未夾持法蘭時，采用相同的刀具和切削參數(shù)，內孔表面粗糙度只達到了Ra110以內，如圖4所示。

圖4

   內孔有大臺階，刀具受限制時可采用全刀刃切削法，如圖5所示。但采用較小的進給量，如0.001～0.002英寸/r，每進千分之三，退千分之二。因退刀量很小，感覺刀具好像在連續(xù)進刀切削，不過比較慢而已。在實際加工中，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。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，結果效果很好，振刀現(xiàn)象完全消除了。因為買的比較貴，我們又通過工裝部門自己仿制了幾個不同內徑的彈性夾式刀柄，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節(jié)的鏜頭連接。這種選擇的結構強度好，加工的內孔表面質量高，尺寸精確。實際加工中采用0.003英寸/r，800r/min，余量為0.005英寸時，加工內孔的表面粗糙度可達Ra26，且能輕松保證±0.001英寸的尺寸公差。只不過不同零件內孔形狀有差異時，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，而且由于鏜刀強度的降低，讓刀現(xiàn)象將較明顯，鏜孔尺寸不易控制。