復(fù)雜型腔零件精密孔及螺紋孔的加工改進(jìn)方法

1、<p>　　復(fù)雜型腔零件精密孔及螺紋孔的加工改進(jìn)方法</p><p>　　[摘要] 從精密孔的加工和螺紋孔的加工兩個(gè)方面，分別論述了航空工業(yè)中復(fù)雜型腔零件具有焊接工藝零件的精密孔的加工改進(jìn)方法，及具有良好韌性材料的較大螺紋孔的復(fù)合加工改進(jìn)方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 復(fù)雜型腔；精密孔；螺紋孔；切削參數(shù) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TH131

2、.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　在航空工業(yè)零部件加工制造領(lǐng)域，有很多復(fù)雜型腔形狀的鑄件是由鈦合金材料加工合成，但由于這些零部件的形狀不規(guī)則，再加上鑄件材料的彈性模量低和韌性良好，所以這些腔孔形狀復(fù)雜、且尺寸精密的零件極難加工。我公司曾加工過(guò)一批該類型零件，其精密內(nèi)孔尺寸要求為φ164.554±0.007，位置度要求為0.02，全跳動(dòng)要求為0.02，但由于加工方法和測(cè)量方法的不當(dāng)，常出現(xiàn)加工

3、部件的尺寸超差、合格率低的現(xiàn)象。此外，在加工零件規(guī)格為0.6875-24 UNJEF 3B的精密螺紋孔手工攻絲時(shí)零件易變形，且時(shí)常發(fā)生絲錐攻絲不到尺寸，絲錐消耗量極大等情況，嚴(yán)重耽誤零件加工進(jìn)度。在此情況下，為保證零件質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和合格率，我們?cè)趯?shí)際工作中做了如下一系列改進(jìn)，并取得了良好的效果。 </p><p><b>　　1精密孔的加工 </b></p><p&

4、gt;　　1.1 工藝路線的確定 </p><p>　　此零件需要有一小孔需要焊接，將其完全密封，之后再進(jìn)行有1.37MPA壓力的壓力試驗(yàn)。由于零件型腔復(fù)雜，型腔內(nèi)部的管路眾多，零件剛性尚可，初始分析焊接不會(huì)對(duì)零件尺寸發(fā)生變化，因此最先安排的是先將機(jī)械加工全部完成，再進(jìn)行焊接和壓力試驗(yàn)。但實(shí)際結(jié)果表明焊接和壓力試驗(yàn)對(duì)零件的精密尺寸孔都會(huì)有較大影響，之后對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)探討分析，發(fā)現(xiàn)精密孔和焊接孔雖無(wú)直接相連，但

5、焊接的熱影響依然會(huì)間接對(duì)精密內(nèi)孔產(chǎn)生變形，因此同時(shí)在對(duì)零件的加工尺寸鏈進(jìn)行了分析和計(jì)算，最終決定將精密孔的加工放在焊接和壓力試驗(yàn)后進(jìn)行。 </p><p><b>　　零件夾具的改進(jìn) </b></p><p>　　零件精密內(nèi)孔φ164.554+-0.007，位置度要求0.02，全跳動(dòng)要求0.02，用傳統(tǒng)思維方式，是先加工零件（夾具上的零件只壓六個(gè)點(diǎn)），然后再上約束夾具

6、測(cè)量（本零件允許約束測(cè)量，用29個(gè)螺釘加20NM扭矩的力壓緊基準(zhǔn)平面）。實(shí)際結(jié)果顯示無(wú)法保證零件尺寸和形位公差合格，這是因?yàn)榧庸r(shí)的夾具和測(cè)量的約束夾具雖然都滿足0.015的平面度要求，但是高點(diǎn)對(duì)零件所處的位置不一樣，因此壓緊后引起的零件變形也就不一致。導(dǎo)致加工完的零件結(jié)果不合格。 </p><p><b>　　圖1零件裝夾圖 </b></p><p>　　經(jīng)分析，在

7、此情況下只有加工夾具和測(cè)量夾具完全一致的情況下才能保證零件的各項(xiàng)要求全部合格，經(jīng)咨詢了客戶的工程和質(zhì)量工程師，得到了允許我們加工和測(cè)量可以用同一個(gè)夾具后，我們對(duì)夾具做了如下改進(jìn)：將夾具分成兩大部件，夾具部件一可與機(jī)床相連，夾具部件二與零件相連好后再倒扣與夾具部件一相結(jié)合。其中與零件相連的夾具部件二依照零件設(shè)計(jì)圖要求，對(duì)零件內(nèi)孔定位，平面用29個(gè)螺釘每個(gè)螺釘上加20NM扭矩的力壓緊，具體如圖1 零件裝夾圖所示。 </p>&

8、lt;p>　　1.3切削方式的改善 </p><p>　　由于此類零件是由鈦合金材料鑄造而成，而該類材料有如下四個(gè)特點(diǎn)，所以如果要加工出±0.01的公差難度很大。類鈦合金的四大特性：（1）鈦合金的導(dǎo)熱性差，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量集中在切削刃附近，不易散出，工件易被燒傷，刀具材料易軟化，加劇刀具的磨損。（2）鈦合金化學(xué)性能活潑，在受熱的情況下，易與大氣中的氧氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硬脆物質(zhì)。（3）具有很強(qiáng)的親

9、和力，切削過(guò)程中，刀具和工件間易發(fā)生粘結(jié)和元素?cái)U(kuò)散現(xiàn)象，形成積削瘤，造成過(guò)切。（4）彈性模量低，在切削加工中，會(huì)有較大的切削變形及大的彈性恢復(fù)，使刀具的實(shí)際后角減少，加劇后刀面與已加工表面間的磨擦，加劇刀具的磨損，降低已加工表面的質(zhì)量，且使零件形成較大的圓度，很難達(dá)到精密尺寸的要求。 </p><p>　　根據(jù)實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)和探索，我們提出如下解決方案：（1）在加工過(guò)程必須保持刀具鋒利和良好的耐磨性及耐沖擊性；

10、（2）選擇合適的加工參數(shù)；(3)要確量具保量的準(zhǔn)確（量具為進(jìn)口的千分尺內(nèi)徑表，最大的測(cè)量范圍為±0.15）。 在本零件中我們選用的刀具的材料為YG8，刀具后角為12°～18°，前角為5°～8°，通過(guò)增加后角是以便保持刀具的鋒利，減少前角是為了增加刀具刃部的剛性，同時(shí)增加切削與前刀面的接觸面積，改善散熱條件。為確保加工后得到最為理想的圓度值，在切削參數(shù)的選擇上我們做了很多的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如

11、下表1所示： </p><p>　　表1切削參數(shù)與圓度值的關(guān)系 </p><p>　　轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分) 切削深度（直徑方向mm） 進(jìn)給率mm/轉(zhuǎn) 圓度值mm </p><p>　　第一次 300 0.12 0.1 0.015 </p><p>　　第二次 200 0.13 0.15 0.012 </p><p>　　第三

12、次 150 0.06 0.12 0.011 </p><p>　　第四次 100 0.05 0.12 0.013 </p><p>　　第五次 100 0.12 0.08 0.007 </p><p>　　第六次 60 0.1 0.1 0.006 </p><p>　　第七次 50 0.13 0.08 0.009 </p>&l

13、t;p>　　表1中的結(jié)果表明，對(duì)圓度值最終結(jié)果影響最大的切削參數(shù)是轉(zhuǎn)速和切削深度，但由于精密量具測(cè)量范圍的局限，切削深度的選擇均沒(méi)有超過(guò)0.15mm。根據(jù)上述的改進(jìn)方法，我們選用了對(duì)圓度值影響最小的參數(shù)（第六次試驗(yàn)的參數(shù)）進(jìn)行加工零件，到目前為止，一共加工了16件，最大最小值均小于0.006。成功的應(yīng)用實(shí)例再次表明，經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)之后，穩(wěn)定了加工狀態(tài)，消除了加工和測(cè)量時(shí)由于壓緊而產(chǎn)生的變形誤差，保證了零件尺寸和形位公差的一致性。 &

14、lt;/p><p><b>　　2螺紋孔的加工 </b></p><p>　　精密螺紋孔零件規(guī)格為0.6875-24 UNJEF 3B，一般采用絲錐進(jìn)行加工。而絲錐尺寸常常較大，攻絲時(shí)力量也很大，所以不但產(chǎn)生巨大的….同時(shí)，絲錐消耗也較大，而且也容易使零件的支靠的基準(zhǔn)面變形。因此，加工螺紋時(shí)采用了美國(guó)宇航螺紋標(biāo)準(zhǔn)，但由于其規(guī)格較大，能生產(chǎn)此絲錐的生產(chǎn)廠家又很少，且價(jià)格昂貴

15、，所以對(duì)零件的加工效率和成本造成極大的影響。 </p><p>　　針對(duì)這種情況，結(jié)合我們實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，我們提出了如下新的加工方法：（1）先用螺紋銑刀銑削進(jìn)行粗加工，再用絲錐進(jìn)行精加工這一復(fù)合加工的生產(chǎn)方式。不用螺紋銑削到尺寸的原因是由零件形狀和零件材料所決定的，此螺紋所處的位置有一安裝邊，加工時(shí)為了避讓，刀具長(zhǎng)度須伸出80mm（刀具直徑10mm），刀具的長(zhǎng)頸比太大，加工時(shí)剛性差，易讓刀，加工時(shí)難加工到尺寸；零

16、件材料是鈦合金，韌性好，且有較好的彈性變形特性，加工時(shí)難使尺寸直接到位。（2）選擇恰當(dāng)?shù)牡毒吆图庸?shù)：由于螺紋銑削只在鋁鎂合金材料上得到了大量的運(yùn)用，但在其它材量上的應(yīng)用很少，因此我們對(duì)所選取的刀具和加工參數(shù)做了多次分析和探討，加工時(shí)刀具的線速度選擇35M/min,每齒進(jìn)給0.025mm，分三次切削，第一次切削深度0.2，第二次切削深度0.1，第三次切削深度0.05，按螺紋理論尺寸去加工，因刀具讓刀和材料彈性變形引起的尺寸不到位，留給

17、絲錐進(jìn)行攻絲加工。 </p><p>　　經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，采用銑削后再攻絲，既可減少攻絲力量，同時(shí)也可完全消除因攻絲減少而引起零件變形的其他因素。根據(jù)上述的改進(jìn)方法，我們多次進(jìn)行零件加工發(fā)現(xiàn)，絲錐消耗量減少到低于原來(lái)消耗量的1/3，既達(dá)到了保證零件質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的目的。 </p><p><b>　　3結(jié)論 </b></p><p>　

18、　為解決復(fù)雜型腔型、尺寸精密的精密孔和螺紋孔等零件的加工困難問(wèn)題，本文提出了很有建設(shè)性的改進(jìn)意見(jiàn)和措施，對(duì)航空工業(yè)制造領(lǐng)域中類似鈦合金材料的精密尺寸的加工具有重要的借鑒意義和參考價(jià)值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]晏初宏. 數(shù)控機(jī)床與機(jī)械結(jié)構(gòu)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011-6-1 </p><

19、;p>　　[2]北京第一通用機(jī)械廠. 機(jī)械工人切削手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009-1-1 </p><p>　　[3]胡國(guó)強(qiáng). 金屬切削刀具刃磨與管理[M], 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012-11-1 </p><p>　　[4]技能士の友編集部（日）. 螺紋加工[M], 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010-11-1 </p><p>　　[5]技能士