1 引言

目前，鈦合金材料在鉸鏈材料中應(yīng)用極為廣泛，但是由于鈦合金材料導(dǎo)熱系數(shù)小，在切削中如排屑不及時(shí)，會(huì)加劇刀具磨損， 降低刀具具壽命，導(dǎo)致加工表面質(zhì)量差等問題。本文以某型機(jī)一典型件為例，通過對(duì)零件工藝性分析， 詳細(xì)論述了臥式機(jī)床高效的加工方法。

2 零件工藝性分析

此零件具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，零件在六個(gè)方向上都有型面，需要多個(gè)工位配合完成加工。此零件毛料為模鍛件，材料為TA15M，外廓尺寸470×250 X 170，重量63kg(見圖1)

零件外廓尺寸為160×230 X 450。零件重量為 7．323kg，金屬去除率為88．4％。零件結(jié)構(gòu)為鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，在六個(gè)方向上均有型面，結(jié)構(gòu)極其不規(guī)則。 裝夾部位不開闊，穩(wěn)定性差，而零件許多壁厚尺寸要在多個(gè)工位中才能形成。保證零件壁厚是設(shè)定工藝方案的關(guān)鍵點(diǎn)。零件槽深，最深處160ram，槽空間小，僅寬34mm，轉(zhuǎn)角小，僅為R10。這些轉(zhuǎn)角裝配時(shí)有搭接關(guān)系，必須嚴(yán)格保證尺寸。數(shù)控加工需要長(zhǎng)徑比很大的刀具，刀具剛性差，也是加工的難點(diǎn)之一 。

3 加工方案的確定

3．1 采用立式數(shù)控機(jī)床加工

由于零件在各個(gè)方向都有型面，加工時(shí)要用專用銑夾將零件放置不同角度。用五坐標(biāo)立式機(jī)床加 工，再轉(zhuǎn)臥式機(jī)床加工兩端頭。因此靠夾具定位面設(shè)計(jì)不同角度來滿足數(shù)控加工。圖2所示為零件的加工部位。

部位A是后續(xù)加工其他部位的基準(zhǔn)，加工此面時(shí)需要一套專用夾具；受五坐標(biāo)立式擺角限制，加工部位B時(shí)，需要兩套夾具兩次裝夾完成；加工部位c 時(shí)，需要三套夾具三次裝夾完成；加工部位D、E時(shí)， 需要轉(zhuǎn)到臥式機(jī)床加工，用一套專用夾具兩次裝夾完成。

由于某個(gè)部位需要在多個(gè)夾具完成，加工誤差受多方面影響，如夾具定位誤差，夾具制造誤差，零件重復(fù)裝夾誤差等等。各種誤差累計(jì)后，很難保證 零件尺寸，而且需要多套夾具，制造成本增加。加工 中多次準(zhǔn)備夾具，加工效率低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。 受五坐標(biāo)機(jī)床擺角限制(A±30^。B±30^。，零件 最大角度39^。)，數(shù)控加工后留有大量的常規(guī)補(bǔ)加工部位。由此分析，此零件不適合用立式數(shù)控機(jī)床加工。

3．2 采用臥式數(shù)控機(jī)床加工

(1)數(shù)控機(jī)床的選擇

此零件鍛件外廓尺寸為470 X250×170，適合 在具有較小工作臺(tái)的臥式機(jī)床加工。結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，選擇數(shù)控五坐標(biāo)高剛性臥式加工中心。此設(shè)備 剛性好，而且有兩個(gè)可以交換的工作臺(tái)。工作臺(tái)行程為1600×1200×1450，能夠?qū)崿F(xiàn)一邊加工一邊準(zhǔn) 備，提高工作效率。機(jī)床A角能夠在+90／一90度范圍內(nèi)擺角，B角在360度內(nèi)擺角。此機(jī)床具有很好的冷卻設(shè)備，能夠快速及時(shí)將切屑排走，可以有效延長(zhǎng)刀具的使用壽命。

(2)加工流程的確立

采用五坐標(biāo)立式機(jī)床加工部位A及其所在平 面外形，鉆基準(zhǔn)孔，作為后續(xù)臥式加工的基準(zhǔn)。加工此部位，不需夾具，可直接放在床面上加工。 在臥式機(jī)床加工流程：如圖2所示部位D、E，在零件底面留5mm工藝余量，以保證零件后續(xù)加工時(shí)裝夾剛性；加工部位B，將此部位槽內(nèi)形及耳片型面完全加工到位；加工部位c，粗精銑大小耳片及槽口；最后再補(bǔ)銑兩端頭工藝余量。所有加工部位均 以表面A定位，而且僅用一套夾具，通過工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，完成各部分的加工。數(shù)控完全加工到位，無常規(guī)補(bǔ)加工，高度實(shí)現(xiàn)數(shù)字化加工。圖3為零件在臥式機(jī)床加工狀態(tài)。

4 加工程序的編制

(1)提高工藝系統(tǒng)的剛性

編程時(shí)充分考慮加工時(shí)零件的裝夾位置，安排加工順序時(shí)，合理安排壓板位置，從而有力地提高零件工藝系統(tǒng)剛性。

(2)零件兩端頭程序的編制

零件端頭深度為90mm，轉(zhuǎn)角為R8。編端頭程序時(shí)，根據(jù)機(jī)床及工藝系統(tǒng)剛性，確定5mm一層，進(jìn)行分層加工。程序設(shè)定轉(zhuǎn)角降速50％ ，用同一規(guī)格刀具進(jìn)行粗精加工，最后用 φ 16R4銑刀補(bǔ)銑轉(zhuǎn)角。

(3)零件深槽程序的編制

編深槽程序時(shí)，將刀具分三個(gè)系列，先用 φ 30R4 下刀深為50mm銑刀加工上半部分，再用 φ 30R4下刀深為100mm加工中間部分，最后用 φ3oR4下刀深為160mm加工底部。側(cè)面用 φ 30R4銑刀加工到位，僅用 φ 20R4銑刀補(bǔ)銑轉(zhuǎn)角。編制加工耳片型面程序時(shí)，通過改變刀軸方向， 實(shí)現(xiàn)應(yīng)用最短刀具加 工。(所用刀具見表1)

(4)零件耳片及槽口程序的編制

編制小耳片及槽口程序時(shí)，由于槽寬為12，因 此用西10R2銑刀分層從中間粗銑，兩側(cè)各留1 mm 余量，且粗精銑分開。精銑時(shí)，單側(cè)加工有助于保證 耳片厚度及槽口寬度。加工程序中心軌跡按照零件公差帶的中值編制，考慮到槽口公差為一0．2，程序中輪廓線按單側(cè)—0．05mm偏置編制。這樣加工出的零件合格率得到極大提高。

(5)加工中使用的切削參數(shù)

此零件最大的難點(diǎn)為槽深，結(jié)構(gòu)不規(guī)則，轉(zhuǎn)角小。因此選擇刀具分幾個(gè)系列，先用短刀加工零件上半部分，再用長(zhǎng)刀加工槽深的部分。選擇φ30R4 的進(jìn)口刀具粗精加工零件內(nèi)形，將刀具長(zhǎng)度分為如表1所示幾個(gè)系列。

銑切加工中經(jīng)常使用的參數(shù)如下：

N一銑刀轉(zhuǎn)數(shù)(r／min)

F_z 一每齒進(jìn)給量(mm／z)

V_f— 進(jìn)給速度(mm／min)

Z一銑刀齒數(shù)

A _e一切削寬度(mm)

A_p 一切削深度(mm)

這些參數(shù)中相互關(guān)系為：V_f = F_z  X N x z；Q= A _e × A_p  XV_f

(6)加工程序的檢驗(yàn)

VERICUT擁有強(qiáng)大的功能，操作方便，與實(shí)際加工效果相仿被廣泛應(yīng)用到飛機(jī)零件加工領(lǐng)域。通過VERICUT6．2版本仿真軟件，可以檢查數(shù)控程序是否正確，檢查切削余量，檢查是否有撞刀以及是否與機(jī)床干涉及檢查加工殘留情況。如圖4所示為 VERICUT6．2仿真后效果。

5 結(jié)語

通過加工方案的對(duì)比分析與實(shí)際加工的效果來看，臥式機(jī)床一次裝夾就可以完成多個(gè)部位的加工， 省去了多次裝夾的輔助時(shí)間，同時(shí)也消除了零件因多次裝夾帶來的定位誤差。這樣既縮短了產(chǎn)品的加工周期又保證了零件的質(zhì)量，對(duì)以后此類產(chǎn)品的加工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。