銑削零件工藝分析

6160A和6200Z型柴油機(jī)的壓氣機(jī)葉輪劫哼，零件結(jié)構(gòu)和形狀相似，作用相同，但尺寸不同(如圖1所示)。要求設(shè)計(jì)一臺專用機(jī)床銑削兩種尺寸不同的葉輪圓弧面(半徑為R)。

1. 葉輪零件的技術(shù)要求

葉輪材料為ZL104，硬度≥70HBS博其，圓弧面(半徑為R)的橫截面與內(nèi)孔(直徑為d)的同軸度均為Ø0.04mm，表面粗糙度為Ra1.6µm携兵。因?yàn)槿~輪是高速旋轉(zhuǎn)的零件，對其尺寸精度书吗、形狀精度及動平衡精度要求較高。

1. 定位基準(zhǔn)的選擇

葉輪的內(nèi)孔(直徑為d)與Ø150mm大端面的粗焰垄、精加工均是在同一工序中一次安裝加工完成的锻转，以保證大端面與內(nèi)孔軸線的垂直度要求(150mm端面跳動允差0.02mm)丙猬。銑削圓弧面時(shí)庭瑰，均選Ø150mm大端面作為第一定位基準(zhǔn)，以消除葉輪的3個自由度(沿內(nèi)孔軸線的移動袜腥，繞其它兩個垂直軸的轉(zhuǎn)動)：以內(nèi)孔為第二定位基準(zhǔn)见擦，消除沿兩個垂直軸的移動。從理論上講5點(diǎn)定位即可滿足加工要求羹令。

2 銑削專機(jī)的設(shè)計(jì)方案分析及采取的措施

1. 刀具設(shè)計(jì)方案和措施

刀具回轉(zhuǎn)中心高度要求可調(diào)，調(diào)好后刀架要求能鎖緊福侈。

圖2 刀架部件局部

圖3 銑夾具

采用類似滾齒機(jī)刀架調(diào)整的方式，在立柱上設(shè)可調(diào)刀架(如圖2所示)卢未。當(dāng)?shù)毒咧行母哒{(diào)到合適的高度后肪凛，鎖緊立柱導(dǎo)軌后面的壓塊，以消除刀具與立柱導(dǎo)軌間的間隙躏宗，從而提高支承剛性和抗振能力邦霸，也保證了刀具的回轉(zhuǎn)精度根爆。

圓弧面銑削采用圓柱銑刀幕封，銑刀半徑依圓弧面半徑R選擇。銑刀要求可換英鸵，刀桿剛性要好铁磕，而且應(yīng)避免成懸臂結(jié)構(gòu)，以免因切削引起振動讓刀酿边，影響回轉(zhuǎn)精度和表面質(zhì)量剖宪。于是采用萬能銑床刀具支架的支承方式，在刀桿尾端設(shè)置尾架支承恶恨，以提高刀具系統(tǒng)的剛性雨晃。

選擇高精度的銑削頭TX25A作為刀具驅(qū)動裝置，以提高刀具的回轉(zhuǎn)精度痴猖。這種銑削頭裝有3182000系列的雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承躺刷，回轉(zhuǎn)精度高，精度保持性好。按ZB2651制造技術(shù)要求阅懦，其回轉(zhuǎn)精度可保證在0.01mm之內(nèi)和二。

對保證工件的回轉(zhuǎn)精度及送進(jìn)采取了如下措施:選擇精密導(dǎo)向的B型導(dǎo)軌的液壓滑臺，導(dǎo)軌的扭曲為0.01mm/250mm耳胎，以保證工件送進(jìn)的平直度惯吕，有利于提高圓弧面的回轉(zhuǎn)精度。

提高工件回轉(zhuǎn)精度而采取的措施

1. 采用高精度的銑削頭TX20A作夾具的驅(qū)動裝置怕午，其回轉(zhuǎn)精度在0.01mm之內(nèi)废登。
2. 提高夾具心軸的定心精度。
   1. 采用可調(diào)同軸度的夾具并且可換郁惜，以適應(yīng)兩個品種甚至多品種的需要堡距。
3. 夾具與銑頭的連接不采用7:24錐度孔。這種錐孔目前的制造手段只能保證接觸面達(dá)80%左右兆蕉，很難滿足高回轉(zhuǎn)精度的要求羽戒。于是在夾具上采用法蘭止口與銑頭聯(lián)接，在徑向設(shè)有4個M8調(diào)整螺釘(如圖3所示)虎韵，調(diào)整其心軸的定心精度巷况。經(jīng)過精細(xì)調(diào)整，夾具心軸的徑向跳動控制在0.005mm之內(nèi)扣飘。
4. 1. 為了便于控制心軸直徑的公差诵捏，將定位孔(Ø16+0.0110mm)換算成雙向偏差，即為Ø16.0055±0.0055mm杀蝌，這樣即可減少因零件孔的制造誤差而產(chǎn)生的定位誤差罕鞭。
   2. 對定位心軸作過定位處理，以提高定位系統(tǒng)的剛性咖播，減少切削變形的影響驴嚣。

根據(jù)六點(diǎn)定位原理，定位心軸消除兩個自由度款野，只能用短圓柱心軸。由于該心軸還需作夾緊元件侮增，所以不作定位的部分只能車細(xì)年铝，這樣就與工件內(nèi)孔留有較大間隙。經(jīng)過實(shí)際試用月腋，發(fā)現(xiàn)圓弧面的徑向跳動為0.07mm蟀架，超過了徑向跳動允差0.03mm的精度要求，表面粗糙度也只能達(dá)Ra3.2µm榆骚，達(dá)不到圖紙要求片拍。經(jīng)分析，由于定位心軸定位配合面長度較短，心軸不定位部分與工件內(nèi)孔有較大的間隙捌省，在徑向切削力的作用下苫纤，心軸產(chǎn)生撓曲變形，而工件也在間隙處失去支承作用而產(chǎn)生變形纲缓，從而引起切削振顫卷拘，影響了加工精度。由于Ø150mm大平面和定位孔(直徑為d)的垂直度完全控制在0.02mm之內(nèi)祝高，我們用過定位心軸進(jìn)行試驗(yàn)栗弟。設(shè)計(jì)夾具時(shí)，用大平面和加長心軸聯(lián)合定位(如圖3所示)工闺，使工件內(nèi)孔在全長范圍內(nèi)與心軸配合定位乍赫。這樣處理后，加工出的葉輪圓弧面的徑向跳動經(jīng)檢測達(dá) 0.012mm尾烛，完全達(dá)到圖紙要求杭恩。

3 切削液的使用和機(jī)床的安裝方法

葉輪圓弧面的加工采用機(jī)油冷卻潤滑刀具，以避免刀具上產(chǎn)生積屑瘤而影響加工表面質(zhì)量萤考。經(jīng)測定表面粗糙度達(dá)到Ra1.6µm彰饭。

機(jī)床的安裝沒有采取傳統(tǒng)的地基加地腳螺栓的安裝方式，而是采用上海長征機(jī)械廠生產(chǎn)的JZQ-I型彈性支承镐刽。每個支承負(fù)重200kg，本機(jī)床共用了6個支承峰抽。這種支承不僅僅節(jié)省了50%安裝費(fèi)汪阱，而且大大縮短了安裝調(diào)整周期。而最重要的還是這種彈性支承具有減振和隔振作用榛开。一方面減少機(jī)床自身的振動瘟甩，另一方面隔離外界設(shè)備通過地基傳來的振動，從而有利于提高加工質(zhì)量姚锥。

4 效果