0　引言     

      隨（suí）著時（shí）代進（jìn）步, 零件加工（gōng）向著大型化、微型化兩個不同的（de）方向發展, 而且精度要求比較嚴格。對於大型件的加工, 采用原有的技術, 難以保證零件的精（jīng）度要求。本文（wén）針對大型（xíng）鑄造鋁合金薄壁（bì）件加工, 提出相應技術措施, 較好（hǎo）地解決了（le）生產中存在的問題。產品為鋁合金零件, 直徑為 380mm 或534. 5mm, 長度從700mm 到1 370mm, 壁厚為4. 2+ 0. 5mm, 內外形尺寸公差為0. 02mm～0. 14mm, 槽與軸（zhóu）線平行度要求≤0. 02mm, 內（nèi）外各機加尺寸同（tóng）軸度≤ 0. 06mm, 外形有大小不等的若幹（gàn）孔槽。工（gōng）件尺寸大, 剛性差（chà）, 精度高, 機加難度大。可借鑒的（de）技術手段缺乏。本文就如（rú）何保證（zhèng）該類零件機加的精度（dù）而應采用的技術做了（le）詳細闡述。

      1　壁厚精度的控製

      該（gāi）類零件內形均為非加工（gōng）麵, 要求（qiú）直接鑄（zhù）成, 機加後要求壁厚均（jun1）勻, 任測四（sì）條母線72 點, 每條母線壁厚均值為4. 2+ 0. 5mm, 各檢測點在（zài）4. 2+ 0. 8- 0. 2範圍內, 任意母線壁厚均差（chà）值≤0. 5mm。內形為非加工麵, 要保證壁厚均勻, 機加時就需要（yào）以內形定位、找正, 為此, 在工藝中提出鏜床二（èr）橫截麵16 點（diǎn）找正法及工序間測壁厚二次微調基（jī）準孔中心法, 實踐證明這兩種辦（bàn）法結（jié）合（hé）在一（yī）起可基本上保證該類（lèi）零件（jiàn）的壁厚均勻。

      1. 1　二橫截麵16 點（diǎn）找正法（fǎ）

      圖1 所示為（wéi）其中（zhōng）一橫（héng）截麵的8 點找正圖, 要求二橫截麵上的16 點應在同一個圓柱麵上, 達到目的後兩端製基（jī）準（zhǔn）孔。車工以工藝基準孔為基準（zhǔn）加工外圓, 然後在外（wài）圓進行8 條母線（xiàn）測壁厚, 根（gēn）據實測壁（bì）厚值, 二次上鏜床調整兩（liǎng）端工藝基準孔（kǒng）的位置。

      因鏜床隻能沿x 、y 方向移動（dòng）, 在A 、C、E、G 點出現薄點時, 坐標直接向薄點移動即可, 移動（dòng）量為相對點壁厚差的1/ 2。如在B、D、F、H 點出現薄點, 需計算出薄（báo）點在x 、y 坐標上的分量疊加值, 然後按x 、y坐標上的矢量和移動坐標。

      1. 2　內（nèi）定心（xīn）製中（zhōng）心孔切邊（biān）工藝

      用二橫截麵16 點找正法時, 為提高（gāo）找（zhǎo）正（zhèng）精度, 兩個（gè）找（zhǎo）正橫截麵必須盡量遠一點, 但對於一端封閉一端開口的殼體, 運用（yòng）這種辦法找正精度差( 遠截麵觀察表十分不方（fāng）便（biàn）) 、效率底, 流線型外形裝夾也不方便。為此, 設計製造自（zì）定心製中心孔及切邊工裝, 比鏜工找正提高效率8 倍以上, 且夾具定心精度高於鏜工找正精度, 可（kě）省一道鏜工工（gōng）序。

      殼體製中（zhōng）心孔及切邊（biān）工藝簡（jiǎn）圖（tú）見圖2, 定位塊6以殼體零件小端麵內曲（qǔ）麵（miàn）定（dìng）位, 大端以三爪定位。使用時先用立車縱向刀杆給殼體一定壓力, 確保定位塊6 實（shí）施（shī）定位的前提下, 再用三爪卡盤（pán）3 夾緊工件大端內孔, 然後製中心孔, 切邊。使用夾具前應用百（bǎi）分表找正定位塊及三爪卡盤的定位部, 保證（zhèng）跳動（dòng）量小於（yú）2mm。橡膠墊4 可在縱向刀杆下壓時起緩（huǎn）衝作用。

      2　機加中變形控製

      大型鑄造鋁（lǚ）合（hé）金薄壁件的找正、定位是精密加工的前提, 為保證大型薄壁件的精度, 還需要控製（zhì）在機加（jiā）中（zhōng）的變形問題, 否則難以（yǐ）保證零件的精度。為了（le）有效控（kòng）製機加過程中的變（biàn）形, 還應從工序、熱處理、夾緊（jǐn）力、切削參數等方麵進（jìn）行合理選擇。

      2. 1　合理安排工（gōng）序

      為防止大型薄壁件變形問題, 必須合理安排粗、半精、精加（jiā）工（gōng）及熱（rè）處理工序。大型鋁（lǚ）合金薄壁件在機加分廠的（de）周轉（zhuǎn）工（gōng）序都（dōu）在20 道左右, 通過合理安（ān）排工序等措施, 有效地把變形問題控製在較小的範圍內。

      2. 2　熱處理工藝參（cān）數優化及合理的尾座壓力

      原粗（cū）加工及半精加工後都有熱處（chù）理退火去應力工序（xù）, 原退火工藝參數為150℃- 2h。為檢驗該參數是不是最佳參數, 分（fèn）別在儀器倉殼體及（jí）後段上進行熱處理子樣分組（zǔ）試驗, 兩種零件子樣各分四組, 按不同參數進行熱處理, 四組熱處理參數分別為150℃- 2h, 150℃- 3h, 150℃- 4h, 150℃- 2h 連續兩次, 發現第四種（zhǒng）方案退火效果最好, 於是加工正樣時把該參數落（luò）實到工藝中, 工件質量（liàng）具有明顯的改觀。

      在正樣加工中（zhōng）, 發現“中段”殼（ké）體精車後變形（xíng）嚴重超差( 變形量達0. 4mm) 。經過認真分（fèn）析（xī）, 認為可能原因有三個: ① 工序（xù）間餘量需調整; ② 夾具與工件間（jiān）隙需調整; ③ 尾座壓力需調整（zhěng）。於（yú）是在鑄（zhù）造廢品件上（shàng）做工藝試驗, 經過試驗發（fā）現, 尾座壓力不合理是造成變形超差的主要因素。調整尾座壓力後該工（gōng）件在本工序達到100%合格。

      2. 3　控製夾緊力（lì）對變形的（de）影響

      薄（báo）殼體件易在夾緊力作用下產生（shēng）變形, 所以這（zhè）類零件加工時應嚴格控製（zhì）夾緊力的作用點及夾緊力（lì）的大小。我們將薄壁（bì）件（jiàn）的鏜孔（kǒng）夾具（jù）夾（jiá）緊力作用（yòng）點全部放在加強筋部位, 且離孔口加工部（bù）≥200mm, 以把夾緊力對變形的影響控製到最小。

      為保證工件在夾緊力的（de）作用下引起的變形不致引起加（jiā）工（gōng）尺寸超差, 加壓時可（kě）在易變形的待（dài）加工部抵百分表, 使加壓時變形的指示值（zhí）遠遠小於該部（bù）機加公差值。

      對夾緊力大小的要求（qiú）應是在（zài）保（bǎo）證夾（jiá）緊可靠的（de）情況下夾緊力越小越好, 並保證夾緊力的均衡。尾段殼體的四翼板對稱度要求小於（yú）0. 15mm, 開始加工時經常（cháng）發生零件對稱度超差, 有時不對稱度達（dá）0. 4mm ～0. 5mm ( 該件精加工使用機床為DMU 125P) , 經過分析認為（wéi）是夾緊力過大（dà）引起零件變形所致, 減少夾緊力後避免了對稱度超差的現象發生。

      為減少因操作夾緊的人為因素造成殼體零件變（biàn）形, 對夾緊力比較敏感的（de）易變（biàn）形工序, 全部配置力矩扳手, 比較（jiào）有效地控製了夾緊力（lì）對變（biàn）形的影（yǐng）響。

      2. 4　反複多層切削法

      從理論上（shàng）說, 零件上（shàng）去掉任何一層, 金屬因應力的重新分布都會發生（shēng）變形。對剛性大的工件, 由此引起的變形微乎其微, 可不（bú）必去考慮。但對於易變形的薄殼體件影響很大, 必須在工藝（yì）上采取措施予以消除。後段殼體楔環槽使用C630 車床加工難度較大,加工過程中經常產生變（biàn）形超（chāo）差問（wèn）題, 為此采（cǎi）用了“分層切（qiē）削”的加工這一原理可以廣泛用於各種殼體的精加工工序,使因切（qiē）削引起的零件內應力重新分布引起的變形得到有效的（de）控製。

      2. 5　切削（xuē）參數及刀具角度對變形的影響及（jí）控製

      2. 5. 1　選擇合（hé）理的切削三要素

      ( 1) 選用較小的切削深度（dù）: 精加工時切削深度t=0. 1mm～0. 2mm。

      ( 2) 選用較大的切削（xuē）速度: 精車工序（xù）因考慮殼體本身結構不對（duì）稱, 轉速高時會產生大（dà）的動不平衡, 所以切削速度不能太大, 精車時（shí）殼體（tǐ）轉速（sù）為200r / min～120r/ min。較大的切削速度主要（yào）指銑加工而言, 銑加工時（shí）v = 250m/ min 以上( 相當於10 銑（xǐ）刀8 000r/min 以上) 。切削速度較大時產生的切削熱（rè）雖然較（jiào）多, 但切削熱絕大部分（fèn）被切屑帶走, 傳給工件的很少( 通俗地說, 因切削速度很（hěn）高切（qiē）削（xuē）熱（rè）還沒來得及傳給工件（jiàn）就被切屑帶（dài）走) , 故有利於減（jiǎn）少殼體變形。

      ( 3) 選用適中的單（dān）刃走（zǒu）刀量f z : f z 受表麵粗糙度的限製, 走刀量f z 與表麵粗糙（cāo）度的關係見圖3。表麵粗糙度（dù）Ra 為:

      2. 5. 2　選用合（hé）理（lǐ）的刀具角度

      選用較小的刀尖角可減少徑（jìng）向力, 精車時取刀尖角為30°。刀尖半徑R 增大, 徑向力將增大, 但R 太小易崩刃, 因此刀尖半徑應（yīng）適中, 精車（chē）時取（qǔ）R= 0. 4mm～0. 8mm。采用大前角( r= 30°)製成小的刃口半徑,即盡量尖銳。

      進行微量切削時刃口半徑和最小極（jí）限加工深度見圖4。刃口圓弧上每一點的切削力都可（kě）分解成水平（píng）分力P z 和垂直（zhí）分力Py , 並且圓弧上各點的（de）水平分力與垂直分力的比值是變化的。但在半徑為的刃口圓弧上總能找到一點G, 在（zài）G 點（diǎn）恰好P zi= P yi, G 點即為切屑與（yǔ）金屬基（jī）體的分離點( 擠（jǐ）壓、拉斷) , G 點上的金屬（shǔ）可被切去。

      通過公式推導, 最小極限加工深度amin為[ 1] :

      amin= 0. 1 。

      G 點以下（xià）的金（jīn）屬將被擠壓留在工件表麵上（shàng）。刃（rèn）口半徑越大, 被擠壓的金屬厚度越（yuè）大( 成正比) , 形成的擠壓力也越大（dà）, 越易引起工件變形。所以鑄造鋁合金殼體加工中為減少變形, 要（yào）求刀具具（jù）有小的刃口（kǒu）圓弧半徑。

      為保證刃（rèn）口半徑盡量小, 所以切削鋁合金（jīn）的刀片一般不進行化學氣（qì）相沉積( CVD) 或物理氣相沉積 ( PVD) 。這是由於沉積過程（chéng）中會增大刃口半徑, 即刃口的鋒（fēng）利性降低。

      塗層刀具不宜用於一些高精度特薄切削層的加工, 這是因為塗層後刀具的刃口鈍（dùn）圓半徑較大, 對工件壓力也較大（dà）。

      3　結論

      針對大型薄壁件綜合運用上述（shù）工藝技（jì）術進行（háng）加工（gōng）, 對加工件檢驗, 對應（yīng）母線的壁厚均（jun1）值差達到了0. 08mm, 四條母線的壁厚均值差為（wéi）0. 26mm, 高於鏜床找正精度, 殼體（tǐ）的口部圓度可控製在0. 02mm 以內（nèi）, 滿足高精度的工藝要求。殼體內外（wài）同軸度可達到0. 02mm 以內, 也使殼體在總裝過程中容（róng）易進行。本文解決了大（dà）型薄壁件加工中出現的技術問題,為相關高精度薄壁（bì）件的加工提供了具體思路和措施。