某新机安装边的高效加工

2016-10-25赵正

科学中国人 2016年27期

关键词：倒角数控铣夹具

赵正

沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司

某新机安装边的高效加工

赵正

沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司

安装边是一个结构复杂、技术含量高、加工难度大的高温合金精密薄壁铸件而且还是环块类零件，材料为铸造高温合金，直径尺寸达1.3米，其两侧面分布多种孔，尺寸公差与技术条件要求严格，加工易变形，属于精铸环块类零件中难加工的典型零件。鉴于零件材料和结构加工异常困难、加工周期较长、效率较低、加工易变形、刀具消耗比较大等特点。本文针对这些问题，通过改进夹具、改变加工方法和合理选用刀具降低刀具消耗方面进行了详细分析与实践，并对加工中遇到的问题和采取的对策进行了较为详细阐述。

夹具改进；高效加工；刀具消耗；变形控制

1　前言

某新机安装边是发动机机械加工中结构较复杂，加工周期长，技术要求高，加工难度大的典型零件。该安装边毛坯材料为铸造高温合金，而且为环块类结构，其最小壁厚1mm，两侧面分布多种不同大小的孔，形置公差及位置公差要求高给加工带来了相当大的难度。以前的加工过程中，尺寸超差多，加工周期长，成为生产加工周期中的“瓶颈”零件。这种现状已不能适应批量生产，因此提高安装边的加工质量和缩短加工周期势在必行。

2　项目概述

2.1技术指标

通过该课题的研究，掌握控制高温合金精密薄壁铸件（环块类）变形的方法，提高零件的加工效率，控制零件变形、降低刀具消耗。本课题安装边要达到的目标：数控铣螺纹提高加工效率近4倍，降低刀具消耗80%，降低刀具成本每台（18件）约7700元；降低夹具成本两万余元，表面光度提高到3.2；零件变形及位置精度都得到了大幅度的提高，为零件批产铺平了道路。

2.2研究内容

本课题的研究，使我们掌握控制高温合金精密薄壁铸件（环块类）变形的方法，提高零件的加工效率及表面质量，控制零件变形、降低刀具消耗。

安装边是发动的主要承力部件，其毛坯为小的扇形环块类精密铸件，它的组件是由18个这样小的精密铸件组成环形安装边，每个小的精密铸件尺寸为弦长181.29，角度为20度，零件高度为137，外圆直径接近1300mm。

3　技术方案

3.1总体技术方案及其实施过程与效果

3.1.1夹具改进

（1）从控制零件变形方面对夹具的改进：由于型面复杂，而且材料硬度高，加工过程中变形导致位置公差很难保证.为了控制加工过程中零件变形，由于毛料内侧留有4个冒口，导致凸耳两侧余量分布不均，内侧余量6个外侧余量2个，为了消除由于余量不均引起的变形，将夹具上增加了辅助支承来控制加工过程中的零件变形。

（2）从改进工装结构及从节约工装成本方面，原铣加工安装边两个不同角度侧面时，使用两套工装进行加工，工装结构复杂，使用不灵活，同时工装成本较高。为此对现有工装结构进行改进，通过改进夹具的定位角度基准将两套工装合并成一套工装来实现安装边不同角度两侧面的铣加工，节约成本两万元以上。更改后工装结构见下图：加工表面1和2通过改变夹具定位基准角度3用一套工装来实现。

3.1.2高效加工（高速切削数控倒角铣螺纹）

原手动攻螺纹加工效率低：本次攻关将倒角手动攻螺纹采用高速数控倒角铣螺纹，数控铣床铣螺纹解决了手动攻螺纹需要两次装夹、加工速度较慢、螺纹加工表面质量较低等问题。其中原手动加工倒角攻螺纹，每件加工时间需80分钟，现今采用高速数控倒角铣螺纹每件需20分钟，加工周期缩短了四倍，大大提高了生产效率，表面质量由6.3提高到3.2。

手动攻螺纹及数控铣螺纹加工对比见图1，图2：

手动攻螺纹（图1）

高效加工数控铣螺纹（图2）

3.1.3刀具消耗

由于材料硬度高，难加工，数控铣螺纹时，每台安装边消耗刀具量为1把，其刀具成本为5400元；手动攻螺纹时，则需两锥进行粗精攻螺纹，每台安装边刀具消耗量为6把，其刀具成本为13080元。鉴于此，每台安装边仅从刀具一项中，刀具成本节约7700元，大大降低了生产成本。

3.2达到的技术指标

控制零件变形对夹具进行改进，增加辅助支撑及增加夹具定位角度，将四套工装合并为两套工装，从而节约工装成本两万元余元。

将普通设备钻孔及手动攻螺纹倒角改为数控铣侧面孔及倒角攻螺纹的高效加工不仅提高了零件的加工效率，每台安装边加工效率提高4倍，而且普通设备加工孔及手动攻螺纹需两次装夹而数控设备一次装夹完成孔及螺纹加工，大大提高零件的位置精度及表面质量，表面光度提高到3.2，还大大降低了刀具消耗，由原来的每台6把降为1把，节约刀具5把，降低刀具成本7700元。