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圓柱體零件在航空產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛,是典型零件。其結(jié)構(gòu)的特殊性要求其加工工藝的特殊性。為了保證零件的加工質(zhì)量,可以通過整合零件的加工要求,提煉出一套通用的、典型的加工工藝,為后續(xù)類似零件提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。本文介紹了零件的幾種基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換加工方法。這些方法是多年加工檢驗的總結(jié)和積累,適用性強(qiáng),可以保證零件的加工質(zhì)量。
氣缸零件在航空產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛,主要裝配成作動系統(tǒng)工作。使用的位置包括各種門的推進(jìn)系統(tǒng)和起落架系統(tǒng)。圓柱形零件要求內(nèi)孔與外輪廓以及各種孔系之間有嚴(yán)格的角度關(guān)系和位置要求,加工難度大。我公司致力于氣缸零件的加工制造研究。針對不同種類的零件,我們制定了一套可以采用的典型加工流程,保證了零件的高效產(chǎn)出和穩(wěn)定的加工質(zhì)量。
一
典型氣缸零件
有許多種不同長度和尺寸的圓柱體零件。其中,深盲孔的加工難度最大。其典型結(jié)構(gòu)主要包括以下幾種。
(1)小圓筒零件。小型氣缸零件尺寸更小,加工更簡單,對設(shè)備和工具的要求也更低。零件的內(nèi)孔分為盲孔和通孔。
(2)中型氣缸零件。中型零件尺寸大,需要一定的設(shè)備和工具,尤其是精加工內(nèi)孔的工具,需要一定的長度。與通孔相比,盲孔更難加工。
(3)大圓筒零件。大型零件尺寸較大,加工難度較大,尤其是盲孔,需要特殊的工藝流程才能滿足圖紙要求。
2
加工技術(shù)分析
以上介紹了三類筒形件,之所以分類是因為加工難度逐漸增大,加工工藝會略有不同。雖然這幾種零件的長度、大小和輪廓不同,但它們也有相似的特征。它們的相似之處如下:①所有零件都有內(nèi)孔,內(nèi)孔更長更細(xì)。內(nèi)孔需要加工很多材料。②零件的基準(zhǔn)都是內(nèi)孔,外部特征和內(nèi)孔都有位置要求。
嚴(yán)格要求。某些零件的外孔系相對于內(nèi)孔基準(zhǔn)的位置度為0.05mm③內(nèi)孔公差小,表面粗糙度高。有些零件要求內(nèi)孔表面粗糙度Ra值為0.4μm,孔徑公差為0.022mm。
根據(jù)上述零件的特點(diǎn)進(jìn)行工藝分析:①由于零件內(nèi)孔的去除余量較多,且內(nèi)孔較深,一般采用深孔加工,這樣可以獲得較高的加工效率、較高的內(nèi)孔表面質(zhì)量和較低的加工難度。用于深孔加工的鉆孔系統(tǒng)如圖4所示。②大部分零件的基準(zhǔn)是內(nèi)孔,但很多情況下,在后續(xù)加工中內(nèi)孔無法直接找正,或者找正內(nèi)孔的范圍太小,只能短距離找正孔口,不能反映零件內(nèi)孔的實際狀態(tài)。因此,需要將內(nèi)孔的基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換到外圓,便于后續(xù)加工。這部分會在后續(xù)重點(diǎn)介紹。③鏜孔或珩磨通常用于公差小、表面粗糙度高的內(nèi)孔。
鏜孔采用數(shù)控車床和鏜刀切削內(nèi)孔,從而達(dá)到良好的表面質(zhì)量。珩磨是利用可伸縮的珩磨頭將珩磨油石壓在工件表面,同時珩磨頭上下移動并旋轉(zhuǎn),完成零件表面的精加工。珩磨可以獲得較高的加工精度和良好的表面質(zhì)量。
三
加工工藝設(shè)計
根據(jù)缸體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工要求,制定如下加工工藝。按照此工藝流程,產(chǎn)品質(zhì)量可以得到穩(wěn)定的保證。
數(shù)控車床(粗車)→數(shù)控車床(粗車)→深孔鉆孔→熱處理(根據(jù)需要)→精加工內(nèi)孔(鏜孔或珩磨)→數(shù)控車床校正基準(zhǔn)(將內(nèi)孔基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為外圓)→數(shù)控車床(精車外形)→數(shù)控車床(精加工內(nèi)孔、孔口或孔底位置)→四軸立式加工(加工輪廓和外孔)
上述加工工藝是典型的加工工藝,筒體零件可按此工藝排列。本文重點(diǎn)介紹了數(shù)控車床的基準(zhǔn)校正過程(將內(nèi)孔基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為外圓基準(zhǔn))。
四
數(shù)控車床基準(zhǔn)校正方法
根據(jù)零件尺寸和內(nèi)孔類型的不同,數(shù)控車床的基準(zhǔn)校正方法也不同,基本思路是利用內(nèi)孔定位校正外圓。
(1)小零件。小圓柱零件可以在數(shù)控車削序列中完成內(nèi)孔和外圓的同步加工。加工后內(nèi)孔和外圓的同軸度可達(dá)到0.02mm,能滿足后續(xù)零件加工的要求。不管是加工盲孔還是通孔,加工方法都是一樣的。這類零件的基準(zhǔn)校正相對簡單。
(2)中型盲孔零件。中型盲孔零件的變換基準(zhǔn)用直心軸定位,心軸跳動找正到0.005mm,然后將零件夾在心軸上,校正附加頂孔,再用堵塞和頂孔校正外圓。
加工后,內(nèi)孔和外圓的同軸度可達(dá)到0.02毫米以內(nèi)。
(3)中型通孔零件。中型通孔零件也可利用這一原理進(jìn)行修復(fù),并可制成整體芯棒和端面壓制件。加工后,內(nèi)孔和外圓的同軸度可達(dá)到0.04毫米以內(nèi)。
(4)大通孔零件。大尺寸通孔零件的芯軸無法一體成型,零件太重,零件太長,夾緊配合困難,所以設(shè)計成分體式,兩端分別用擋塊定位進(jìn)行加工。
加工后,內(nèi)孔和外圓的同軸度可達(dá)到0.05毫米以內(nèi)
(5)大盲孔零件。大盲孔零件最難加工。一開始用的是類似的、中等的盲孔零件,但效果并不理想。然后,采用一種新的方法,用四軸和壁厚測量儀進(jìn)行校正。首先用壁厚測量儀測量零件的壁厚,并標(biāo)注在零件上。然后根據(jù)計算出的外圓與內(nèi)孔的偏差,利用四軸裝夾的偏心裝夾進(jìn)行偏心車削,最終實現(xiàn)外圓與內(nèi)孔同軸的目的。
加工后,內(nèi)孔和外圓的同軸度可達(dá)到0.02毫米以內(nèi)。
五
數(shù)控車床基準(zhǔn)校正方法
如果工件的加工質(zhì)量穩(wěn)定,就要保證內(nèi)孔與堵頭的良好配合。要實現(xiàn)良好的合作,需要注意以下幾點(diǎn)。
(1)控制內(nèi)孔的公差和表面質(zhì)量。內(nèi)孔一致性好,表面質(zhì)量高,會提高零件的穩(wěn)定性。修復(fù)基準(zhǔn)前最好加鏜或珩磨。
(2)應(yīng)控制堵塞質(zhì)量。是一種分塊加工模式,需要注意幾點(diǎn):①匹配的外圓需要分組,分組的數(shù)量根據(jù)要求的精度和內(nèi)孔的精度來確定。②倒角和外圓需要較高的跳動要求,最好控制在0.01mm以內(nèi)..外圓和端面垂直。③內(nèi)孔有螺紋,便于取出零件中的堵塞物。
(3)合適的配合間隙。隨著零件的加長,芯軸與零件的配合間隙應(yīng)適當(dāng)增大。根據(jù)以往的加工經(jīng)驗,找出一個合適的配合間隙,既能保證芯軸與零件的緊密配合,又便于夾緊。主軸與內(nèi)孔的配合間隙,主軸尺寸按此表設(shè)計,效果理想。
六
總結(jié)
大盲孔的基準(zhǔn)換算比較困難,精度高的話需要反復(fù)加工。但是,零件的加工質(zhì)量是最重要的。加工類似筒形零件時,應(yīng)重點(diǎn)控制關(guān)鍵工序,安排科學(xué)的加工流程。