銑削零件工藝分析

6160A和6200Z型柴油機的壓氣機葉輪，零件結構和形狀相似，作用相同，但尺寸不同(如圖1所示)。要求設計一臺專用機床銑削兩種尺寸不同的葉輪圓弧面(半徑為R)。

1. 葉輪零件的技術要求

葉輪材料為ZL104，硬度≥70HBS，圓弧面(半徑為R)的橫截面與內孔(直徑為d)的同軸度均為Ø0.04mm，表面粗糙度為Ra1.6µm。因為葉輪是高速旋轉的零件，對其尺寸精度、形狀精度及動平衡精度要求較高。

1. 定位基準的選擇

葉輪的內孔(直徑為d)與Ø150mm大端面的粗、精加工均是在同一工序中一次安裝加工完成的，以保證大端面與內孔軸線的垂直度要求(150mm端面跳動允差0.02mm)。銑削圓弧面時，均選Ø150mm大端面作為第一定位基準，以消除葉輪的3個自由度(沿內孔軸線的移動，繞其它兩個垂直軸的轉動)：以內孔為第二定位基準，消除沿兩個垂直軸的移動。從理論上講5點定位即可滿足加工要求。

2 銑削專機的設計方案分析及采取的措施

1. 刀具設計方案和措施

刀具回轉中心高度要求可調，調好后刀架要求能鎖緊。

圖2 刀架部件局部

圖3 銑夾具

采用類似滾齒機刀架調整的方式，在立柱上設可調刀架(如圖2所示)。當刀具中心高調到合適的高度后，鎖緊立柱導軌后面的壓塊，以消除刀具與立柱導軌間的間隙，從而提高支承剛性和抗振能力，也保證了刀具的回轉精度。

圓弧面銑削采用圓柱銑刀，銑刀半徑依圓弧面半徑R選擇。銑刀要求可換，刀桿剛性要好，而且應避免成懸臂結構，以免因切削引起振動讓刀，影響回轉精度和表面質量。于是采用萬能銑床刀具支架的支承方式，在刀桿尾端設置尾架支承，以提高刀具系統的剛性。

選擇高精度的銑削頭TX25A作為刀具驅動裝置，以提高刀具的回轉精度。這種銑削頭裝有3182000系列的雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承，回轉精度高，精度保持性好。按ZB2651制造技術要求，其回轉精度可保證在0.01mm之內。

對保證工件的回轉精度及送進采取了如下措施:選擇精密導向的B型導軌的液壓滑臺，導軌的扭曲為0.01mm/250mm，以保證工件送進的平直度，有利于提高圓弧面的回轉精度。

提高工件回轉精度而采取的措施

1. 采用高精度的銑削頭TX20A作夾具的驅動裝置，其回轉精度在0.01mm之內。
2. 提高夾具心軸的定心精度。
   1. 采用可調同軸度的夾具并且可換，以適應兩個品種甚至多品種的需要。
3. 夾具與銑頭的連接不采用7:24錐度孔。這種錐孔目前的制造手段只能保證接觸面達80%左右，很難滿足高回轉精度的要求。于是在夾具上采用法蘭止口與銑頭聯接，在徑向設有4個M8調整螺釘(如圖3所示)，調整其心軸的定心精度。經過精細調整，夾具心軸的徑向跳動控制在0.005mm之內。
4. 1. 為了便于控制心軸直徑的公差，將定位孔(Ø16+0.0110mm)換算成雙向偏差，即為Ø16.0055±0.0055mm，這樣即可減少因零件孔的制造誤差而產生的定位誤差。
   2. 對定位心軸作過定位處理，以提高定位系統的剛性，減少切削變形的影響。

根據六點定位原理，定位心軸消除兩個自由度，只能用短圓柱心軸。由于該心軸還需作夾緊元件，所以不作定位的部分只能車細，這樣就與工件內孔留有較大間隙。經過實際試用，發現圓弧面的徑向跳動為0.07mm，超過了徑向跳動允差0.03mm的精度要求，表面粗糙度也只能達Ra3.2µm，達不到圖紙要求。經分析，由于定位心軸定位配合面長度較短，心軸不定位部分與工件內孔有較大的間隙，在徑向切削力的作用下，心軸產生撓曲變形，而工件也在間隙處失去支承作用而產生變形，從而引起切削振顫，影響了加工精度。由于Ø150mm大平面和定位孔(直徑為d)的垂直度完全控制在0.02mm之內，我們用過定位心軸進行試驗。設計夾具時，用大平面和加長心軸聯合定位(如圖3所示)，使工件內孔在全長范圍內與心軸配合定位。這樣處理后，加工出的葉輪圓弧面的徑向跳動經檢測達 0.012mm，完全達到圖紙要求。

3 切削液的使用和機床的安裝方法

葉輪圓弧面的加工采用機油冷卻潤滑刀具，以避免刀具上產生積屑瘤而影響加工表面質量。經測定表面粗糙度達到Ra1.6µm。

機床的安裝沒有采取傳統的地基加地腳螺栓的安裝方式，而是采用上海長征機械廠生產的JZQ-I型彈性支承。每個支承負重200kg，本機床共用了6個支承。這種支承不僅僅節省了50%安裝費，而且大大縮短了安裝調整周期。而最重要的還是這種彈性支承具有減振和隔振作用。一方面減少機床自身的振動，另一方面隔離外界設備通過地基傳來的振動，從而有利于提高加工質量。

4 效果