復雜型腔零件精密孔及螺紋孔的加工改進方法

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

2、.3 文獻標識碼： A </p><p>　　在航空工業(yè)零部件加工制造領域，有很多復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雜、且尺寸精密的零件極難加工。我公司曾加工過一批該類型零件，其精密內孔尺寸要求為φ164.554±0.007，位置度要求為0.02，全跳動要求為0.02，但由于加工方法和測量方法的不當，常出現加工

3、部件的尺寸超差、合格率低的現象。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零件易變形，且時常發(fā)生絲錐攻絲不到尺寸，絲錐消耗量極大等情況，嚴重耽誤零件加工進度。在此情況下，為保證零件質量、提高生產效率和合格率，我們在實際工作中做了如下一系列改進，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，之后再進行有1.37MPA壓力的壓力試驗。由于零件型腔復雜，型腔內部的管路眾多，零件剛性尚可，初始分析焊接不會對零件尺寸發(fā)生變化，因此最先安排的是先將機械加工全部完成，再進行焊接和壓力試驗。但實際結果表明焊接和壓力試驗對零件的精密尺寸孔都會有較大影響，之后對零件結構進行詳細探討分析，發(fā)現精密孔和焊接孔雖無直接相連，但

5、焊接的熱影響依然會間接對精密內孔產生變形，因此同時在對零件的加工尺寸鏈進行了分析和計算，最終決定將精密孔的加工放在焊接和壓力試驗后進行。 </p><p><b>　　零件夾具的改進 </b></p><p>　　零件精密內孔φ164.554+-0.007，位置度要求0.02，全跳動要求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點），然后再上約束夾具

6、測量（本零件允許約束測量，用29個螺釘加20NM扭矩的力壓緊基準平面）。實際結果顯示無法保證零件尺寸和形位公差合格，這是因為加工時的夾具和測量的約束夾具雖然都滿足0.015的平面度要求，但是高點對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。導致加工完的零件結果不合格。 </p><p><b>　　圖1零件裝夾圖 </b></p><p>　　經分析，在

7、此情況下只有加工夾具和測量夾具完全一致的情況下才能保證零件的各項要求全部合格，經咨詢了客戶的工程和質量工程師，得到了允許我們加工和測量可以用同一個夾具后，我們對夾具做了如下改進：將夾具分成兩大部件，夾具部件一可與機床相連，夾具部件二與零件相連好后再倒扣與夾具部件一相結合。其中與零件相連的夾具部件二依照零件設計圖要求，對零件內孔定位，平面用29個螺釘每個螺釘上加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特點，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）鈦合金的導熱性差，切削時產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）鈦合金化學性能活潑，在受熱的情況下，易與大氣中的氧氮發(fā)生化學反應，生成硬脆物質。（3）具有很強的親

9、和力，切削過程中，刀具和工件間易發(fā)生粘結和元素擴散現象，形成積削瘤，造成過切。（4）彈性模量低，在切削加工中，會有較大的切削變形及大的彈性恢復，使刀具的實際后角減少，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量，且使零件形成較大的圓度，很難達到精密尺寸的要求。 </p><p>　　根據實際工作中的經驗和探索，我們提出如下解決方案：（1）在加工過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；(3)要確量具保量的準確（量具為進口的千分尺內徑表，最大的測量范圍為±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，在切削參數的選擇上我們做了很多的實驗，實驗結果如

11、下表1所示： </p><p>　　表1切削參數與圓度值的關系 </p><p>　　轉速(轉/分) 切削深度（直徑方向mm） 進給率mm/轉 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中的結果表明，對圓度值最終結果影響最大的切削參數是轉速和切削深度，但由于精密量具測量范圍的局限，切削深度的選擇均沒有超過0.15mm。根據上述的改進方法，我們選用了對圓度值影響最小的參數（第六次試驗的參數）進行加工零件，到目前為止，一共加工了16件，最大最小值均小于0.006。成功的應用實例再次表明，經過上述改進之后，穩(wěn)定了加工狀態(tài)，消除了加工和測量時由于壓緊而產生的變形誤差，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，一般采用絲錐進行加工。而絲錐尺寸常常較大，攻絲時力量也很大，所以不但產生巨大的….同時，絲錐消耗也較大，而且也容易使零件的支靠的基準面變形。因此，加工螺紋時采用了美國宇航螺紋標準，但由于其規(guī)格較大，能生產此絲錐的生產廠家又很少，且價格昂貴

15、，所以對零件的加工效率和成本造成極大的影響。 </p><p>　　針對這種情況，結合我們實際的工作經驗，我們提出了如下新的加工方法：（1）先用螺紋銑刀銑削進行粗加工，再用絲錐進行精加工這一復合加工的生產方式。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，加工時為了避讓，刀具長度須伸出80mm（刀具直徑10mm），刀具的長頸比太大，加工時剛性差，易讓刀，加工時難加工到尺寸；零

16、件材料是鈦合金，韌性好，且有較好的彈性變形特性，加工時難使尺寸直接到位。（2）選擇恰當的刀具和加工參數：由于螺紋銑削只在鋁鎂合金材料上得到了大量的運用，但在其它材量上的應用很少，因此我們對所選取的刀具和加工參數做了多次分析和探討，加工時刀具的線速度選擇35M/min,每齒進給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、絲錐進行攻絲加工。 </p><p>　　經過多次試驗后發(fā)現，采用銑削后再攻絲，既可減少攻絲力量，同時也可完全消除因攻絲減少而引起零件變形的其他因素。根據上述的改進方法，我們多次進行零件加工發(fā)現，絲錐消耗量減少到低于原來消耗量的1/3，既達到了保證零件質量、提高生產效率的目的。 </p><p><b>　　3結論 </b></p><p>　

18、　為解決復雜型腔型、尺寸精密的精密孔和螺紋孔等零件的加工困難問題，本文提出了很有建設性的改進意見和措施，對航空工業(yè)制造領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值。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]晏初宏. 數控機床與機械結構［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011-6-1 </p><

19、;p>　　[2]北京第一通用機械廠. 機械工人切削手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009-1-1 </p><p>　　[3]胡國強. 金屬切削刀具刃磨與管理[M], 北京：機械工業(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：機械工業(yè)出版社，2010-11-1 </p><p>　　[5]技能士