某槳軸類(lèi)零件數(shù)控加工的一些特點(diǎn)

   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(duì)從事軸類(lèi)加工的工藝員來(lái)說(shuō)有一定的參考價(jià)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(dòng)機(jī)零部件制造廠的槳軸生產(chǎn)線(xiàn)上做了3年多的工藝工作。通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)際加工過(guò)程中的摸索，對(duì)槳軸類(lèi)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(lèi)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(chē)加工工序是在德國(guó)Boehringer公司進(jìn)口的數(shù)控車(chē)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(shí)先根據(jù)生成的刀軌輸出一個(gè)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(shí)別的G代碼。

   后置處理器有一個(gè)問(wèn)答式的設(shè)置文件，可根據(jù)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類(lèi)別和機(jī)床的結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行設(shè)置。對(duì)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(duì)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(huà)出來(lái)按加工軌跡進(jìn)行演示。方法是先畫(huà)出刀具模型，模型的原點(diǎn)即加工時(shí)定義的刀長(zhǎng)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(shí)，用Edit display菜單中的Pattern，再選Specify定義刀具模型文件的路徑即可。現(xiàn)在再演示加工軌跡的時(shí)候，就會(huì)看到刀具模型了。

   內(nèi)孔加工的方法對(duì)保證內(nèi)孔和外圓相對(duì)于兩端中心孔的跳動(dòng)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(gè)工序一次裝夾中加工完成。

   試切的作用是，因?yàn)闄C(jī)床對(duì)刀系統(tǒng)的精度不是很高，對(duì)刀后不作調(diào)整加工出來(lái)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(cè)量出誤差，再把測(cè)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(shí)的所有條件（如余量和切削參數(shù)等）都要與最后精加工時(shí)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(duì)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(cè)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(gè)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(lái)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(gè)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(wú)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(shí)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(shí)，支承方式不同對(duì)其的影響也不一樣。一類(lèi)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(lèi)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(zhuān)用的軟爪在大端法蘭和軸中部直徑處同時(shí)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(shí)，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?xún)?nèi)，如圖4所示。

圖4

   內(nèi)孔有大臺(tái)階，刀具受限制時(shí)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(jué)刀具好像在連續(xù)進(jìn)刀切削，不過(guò)比較慢而已。在實(shí)際加工中，曾有過(guò)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(dòng)或刀具異常磨損等情況。

圖5

   不同種類(lèi)鏜刀的優(yōu)缺點(diǎn)。VDI-50彈性?shī)A式刀柄對(duì)減振有很好的效果。最初，我們訂購(gòu)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(dòng)大，崩刀片。想了各種辦法調(diào)整都解決不了振動(dòng)的問(wèn)題，只好把這些鏜桿都閑置起來(lái)，而另外找鏜桿來(lái)替代。后來(lái)，我們了解到國(guó)外工藝中采用的是彈性?shī)A式刀柄（Split sleeve），就嘗試著訂購(gòu)了兩個(gè)試用，結(jié)果效果很好，振刀現(xiàn)象完全消除了。因?yàn)橘I(mǎi)的比較貴，我們又通過(guò)工裝部門(mén)自己仿制了幾個(gè)不同內(nèi)徑的彈性?shī)A式刀柄，也很好用，而且把以前閑置的鏜桿都利用起來(lái)了。

   孔的長(zhǎng)徑比大，且有較大臺(tái)階時(shí)，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(shí)，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(guò)不同零件內(nèi)孔形狀有差異時(shí)，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(huà)，雖然同樣能避免干涉，且適用范圍廣一些，但過(guò)大的長(zhǎng)徑比將使鏜刀的穩(wěn)定性不易保證，振動(dòng)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。