浅谈高精度U型深槽类零件加工（二）

摘 要：高精度U型深槽零件因其加工工艺性差、加工应力变形、装夹困难等原因，一直困扰着机加工企业。本文结合实例从工艺结构优化、稳定处理、 装夹方法三各方面对高精度U型深槽零件的加工方案进行了有益探索。

关键词：高精度;U型深槽;加工工艺性;加工应力变形;装夹;加工方案

在异形类零件加工中，高精度U型深槽的加工以其加工工艺性差、加工应力变形、装夹困难等难点，一直是持续困扰机加企业的加工难题。本文结合生产实例从工艺优化、应力消除、装夹方法三各方面对高精度U型深槽零件的加工方案进行了有益探索。

在“浅谈高精度U型深槽类零件加工（1）”中我们着重从加工工艺性优化的进行探索，下面我们将从影响高精度U型深槽类零件加工的另外两方面，加工应力变形和装夹方法，进行探索：

1 加工应力变形消除

消除加工应力变形可以从加工工艺路线、切削参数和增加消除应力道序等几个方面入手解决。还以零件1为例，进行探索。

1.1 优化加工工艺路线

该零件的传统工艺从加工经济性考虑，把加工40mm开档安排在立式机床和卧式机床上共同完成加工，造成以下问题：

（1）开档两侧面不容易接平。

（2）开档深71mm，R100位于开档底部，60道序加工时，开档除圆弧部位都已加工成型，不符合先粗后精的加工原则，底部稍微变形，直接对零件对称度和垂直度产生影响。

（3）两次装夹加工，加工误差和装夹误差都会对零件精度产生影响。

故该工艺要进行适当的工艺集中，工艺道序30、60合并，可以有效保证40mm开档的加工精度。

1.2 优化切削参数

零件1在30道序精加工40mm开档时，单边有2mm加工余量，采用的加工方式是高速分层的切削方式，切削参数及刀具轨迹如表1、图1所示。这种切削方式产生的切削应力和切削热较小，适合一些加工余量小，精度要求高，易变形零件的加工，在数控加工中经常用到。但在该零件40mm槽加工中，由于该零件材料为1Cr13，切削性能不佳。故切削参数可以改进为如表2，增加精铣2，对已加工面进行修光，表面粗糙度达到0.8，图2为成品。

1.3 增加控制消减应力工序

可以采取粗加工后增加稳定处理道序，可以有效加工后的内应力。

还以零件1为例，由于10道序去除材料量比较大加工过程中的切削应力较大，应力残留在零件内部无法释放，可以在 10道序粗加工后增加稳定处理道序，该材料为1Cr13，温度应控制在600℃～650℃，以消减切削应力。

2 装夹方法改进

加工路线、数控程序、切削参数确定后，装夹方法就成为影响零件最终加工效果的决定因素。不同装夹方法产生的后果差异巨大，甚至造成加工失败。还以零件1为例，进行探索。

如图3所示，30道序是通过组合夹具进行装夹加工，装夹基准是45.5下面，压紧位置为开档两侧壁。导向叉的压紧位置是两侧比较薄的侧壁，在压板压紧时，压板会给零件施加向下压力，受力原理图如5图，如果支撑柱和零件的高度完全一致，压板施加给零件的力是垂直向下。但是，在实际操作过程中，我们无法做到支撑柱和零件高度完全一致，由于侧壁比较薄，就会出现图4中所示的两种情况，导致在自由状态和压紧状态下尺寸会发生变化，加工后，直接对零件的垂直度和对称度造成影响，且加工后40mm开档单侧壁厚尺寸不一致。

根据零件的特点，制定了新的装夹方法，用虎钳装夹，如图6所示。压紧位置是零件的实体部位，在压紧状态下，两侧壁处于自由状态，不会造成装夹变形。这种装夹方法与分层铣削方法相结合，可以很好解决高精度、易变性零件的加工难题。

3 结论

通过以上探索我们发现在加工高精度U型深槽类异形零件时，只有综合考虑零件的加工工艺性、应力变形以及装夹方法才能够顺利攻克該类零件的加工难题。

参考文献：

[1]陈宏钧，主编.实用机械加工工艺手册[S].机械工业出版社，1997（06）.

[2]梁炳文，主编.机械加工工艺与窍门精选[M].机械工业出版社，2002（02）.

[3]于克萍，胡庆安编.结构力学[M].西北工大出版社， 2012（01）.

作者简介：李军超（1980—），男，河南许昌人，工程师，主要负责箱体类、异形类零件加工攻关等技术工作。