LY12硬鋁異形螺紋加工研究范文
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摘要：文章以ly12硬鋁材質(zhì)的典型零件進行實例分析。針對薄壁零件和圓弧螺紋兩大難點進行介紹，提出解決方案，并進行實例加工。在近年來的數(shù)控加工產(chǎn)品中，較為常見的加工有異形螺紋的加工，下面就圓弧螺紋這一典型零件來進行工藝和編程分析。由于該零件壁薄，因此要充分考慮產(chǎn)品加工的工藝問題，對工件的刀具的幾何參數(shù)和裝夾來進行分析，這樣就使得薄壁零件在加工中出現(xiàn)變形的機率變小，因為異形螺紋的幾何外形特殊，工藝復(fù)雜，無法運用數(shù)控編程螺紋指令直接編程，應(yīng)選擇合理的刀具、螺紋切削指令，同時也要加入宏程序來完成零件的加工。
關(guān)鍵詞：工藝分析；薄壁零件；異形螺紋；宏程序
1典型實例工藝分析
1.1零件圖分析
工件特點：壁薄、精度高，異形螺紋。材料為LY12硬鋁，毛坯尺寸為準(zhǔn)80×80。單件加工。（1）硬鋁具有很高的強度和良好的切削加工性能，但耐腐蝕性較差，強度高，有一定的耐熱性。加工時容易粘刀，應(yīng)合理選擇切削三要素和切削液。（2）由于零件右端內(nèi)外輪之間的壁厚最小部分為1mm，所以在車削時應(yīng)分粗精加工，并充分冷卻后才能精加工。（3）圓弧螺紋最大直徑準(zhǔn)69.5mm，長度27mm，凹圓弧與凸圓弧組合螺旋槽繞圓柱面形成右旋異形圓弧螺紋。圓弧螺紋螺距7mm，螺紋頂部的凸圓弧半徑為R1，螺紋底部的凹圓弧為R2.5，凸凹兩圓弧相切且圓心在同一條直線上，切深3.5mm。所以可以采用直進式螺紋加工方法，并合理選擇加工刀具。（4）為保證裝夾穩(wěn)定性，應(yīng)先加工零件左端，再加工零件右端。
1.2刀具的選擇
（1）根據(jù)工件材質(zhì)選擇。由于工件材料為LY12硬鋁，建議使用下列三類刀具之一：a.不鍍層的超細顆粒硬質(zhì)合金刀具。b.帶未含鋁鍍層（PVD）方法的硬質(zhì)合金刀具，如鍍TiN、TiC等。c.用金剛石刀具。（2）根據(jù)工件圖樣選擇。該零件圖的圓弧螺紋深度較深，采用尖刀或30°外圓偏刀，會產(chǎn)生加工干涉，故只能選取圓弧車刀，在選用圓弧刀時要根據(jù)所加工的螺紋圓弧的大小來確定，圓弧半徑R對刀尖的強度及加工表面光潔度的影響比較大，選用的圓弧刀的半徑要小于所加工的螺紋圓弧的半徑。半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀具強度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車刀損壞。因此我選用R2的圓弧切刀來加工該圓弧螺紋，外輪廓的臺階軸采用35度偏刀加工。
2加工難點
2.1薄壁加工
常規(guī)薄壁零件的強度弱和剛性差，在加工的過程中會變形，會使得零件的形位誤差變大，從而加工質(zhì)量不易保證。薄壁零件加工精度的影響因素主要有：零件受力變形、零件受熱變形、零件振動變形三方面，因工件壁薄，容易產(chǎn)生變形。在夾緊力的作用下，對零件的尺寸和形狀精度產(chǎn)生影響；因工件較薄，切削熱會引起工件熱變形，使工件尺寸難于控制。在切削力的作用下，容易產(chǎn)生振動和變形，影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。
2.2異形螺紋
異形螺紋無法運用數(shù)控編程螺紋指令直接編程，應(yīng)合理的選擇刀具和螺紋切削指令，同時結(jié)合宏程序才能完成零件的加工。由于螺距較大應(yīng)合理選擇主軸的轉(zhuǎn)速。
3解決方案
3.1加工薄壁零件時
（1）薄壁零件的工藝要求。車削薄壁零件易變形，這主要是工件內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力和夾緊力不均勻而產(chǎn)生的夾緊外應(yīng)力，根據(jù)薄壁的特點和要求選擇合理的工藝方案，是保證薄壁零件的加工質(zhì)量的關(guān)鍵，同時要從防止變形和保證精度出發(fā)設(shè)計加工工藝。所以應(yīng)利用鏜孔刀先加工內(nèi)孔，然后再加工外圓。（2）工件的裝夾。對于一些壁厚較薄，且外圓無法進行裝夾的薄壁零件需采用心軸進行固定，同時要保證內(nèi)孔加工時的同軸度。對于較短的薄壁零件，三爪卡盤顯然不夠裝夾，這時就要用到軟卡爪，不僅可以防止薄壁外形被夾變形，也有利于較短薄壁的裝夾。該零件選用三爪卡盤裝夾，夾緊力不要太大，防止夾緊變形。裝夾工件時應(yīng)注意不要讓工件晃動的太明顯，因為零件的外圓直徑尺寸為準(zhǔn)76mm，毛坯直徑為準(zhǔn)80mm，單邊只有2mm的去除余量，所以晃動過大會導(dǎo)致同軸度超差，最終導(dǎo)致薄壁的壁厚不一。（3）薄壁零件的加工方法。加工時需要把粗加工和精加工按順序進行，以免粗加工時切削力過大而導(dǎo)致零件變形。由于該零件的尺寸要求高，粗加工完充分冷卻后再半精加工，主要是修正粗加工中產(chǎn)生的變形，最后再精加工，外形和尺寸才能得到保證。（4）刀具的幾何參數(shù)、切削用量和切削液。合理選擇刀具的幾何參數(shù)對薄壁零件的車削加工相當(dāng)重要，車薄壁零件時，選用刀具要求刀柄的剛度要高，車刀的修光刃不宜過長（一般取0.2mm-0.3mm），前角要大，刃口要鋒利，吃刀量要小，避免切削力過大導(dǎo)致零件變形。冷卻液要充分供給（選用煤油），防止粘刀及粗糙度變差。
3.2加工異型螺紋時
對于異型螺紋而言，由于其形狀較為復(fù)雜、而且具有不固定性，因此無法利用G76和G92對異型螺紋進行車削加工，由零件圖可知圓弧螺紋螺距7mm，切深為3.5mm，所以可以采用直進法使用G32與用戶宏程序相結(jié)合的辦法車削加工異型螺紋，就能夠解決異型螺紋的車削加工問題。但由于螺距較大，所以主軸轉(zhuǎn)速不應(yīng)超過500r/min。如果加工速度過快，撞刀的可能性就越大，為了能加工出高質(zhì)量的異形紋應(yīng)合理選擇主軸轉(zhuǎn)速。（1）宏程序編程思路。采用R2圓弧刀分層切削的方式進行；以G32指令由外向里逐層切削。讓刀具沿著圓弧F7的螺距運動，從而得到相應(yīng)的圓弧螺旋線。（2）走刀路線（圖1、圖2）（3）程序編寫（4）質(zhì)量控制。為了保證零件加工質(zhì)量，對刀時X向留0.3mm左右的余量，螺紋車完后測量。通過修改磨耗來修調(diào)尺寸，最終達到精度要求。
4結(jié)束語
本文通過典型零件介紹零件的材質(zhì)及加工工藝，分析圖中薄壁零件和圓弧螺紋的兩大加工難點，解決在車削加工中遇到的主要問題，以及采取相應(yīng)的解決方案。通過實際加工生產(chǎn)，有效地解決了以上兩點難于加工的問題，減輕了操作者的勞動強度，并保證了加工的質(zhì)量。
參考文獻：
[1]劉立.數(shù)控車床編程與操作[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.
[2]孫德茂.數(shù)控機床車削加工直接編程技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版，2005.
作者：王麗 單位：江蘇省徐州技師學(xué)院