某發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)前軸頸是安裝在高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子上的關(guān)鍵件，該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸精度高、技術(shù)條件要求極為嚴(yán)格，材料TC17的切削性差，是難加工材料，刀具易磨損，加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重。零件薄壁大端型腔復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)、制造特殊結(jié)構(gòu)的專用機(jī)夾刀具，采用數(shù)控車床，編制合理的數(shù)控程序，完成前軸頸深腔薄壁幅板型面和螺紋的加工。此外，引線槽、徑向孔、鎖片槽以及斜孔等結(jié)構(gòu)需要在四坐標(biāo)、五坐標(biāo)加工中心上加工。

　　1 工藝分析

　　該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸精度及技術(shù)條件嚴(yán)格，加工過程中難以保證，需要制定合理方案來完成零件加工，包括零件內(nèi)外復(fù)雜型面的加工問題、壁厚差控制等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工。零件大端的輻板型面為薄壁結(jié)構(gòu)，外圓直徑為Φ498mm、大端面厚度2mm，淺喇叭輻板厚度3.16mm，型面范圍大，且腹板型腔復(fù)雜，腹板型面為圓弧轉(zhuǎn)接，小端直徑85.5mm，總長338mm，結(jié)構(gòu)剛性差，技術(shù)條件要求嚴(yán)格。大端內(nèi)外止口、小端止口、兩處加強(qiáng)螺紋對設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的跳動為0.01mm，零件尺寸精度和技術(shù)條件要求嚴(yán)格。采用以往加工方法研制，通常在普通車床上、用多把焊接刀具多次測量來完成零件加工，對操作者技能要求高，難于保證零件質(zhì)量。必須在精密的數(shù)控機(jī)床上，制定合理的刀具結(jié)構(gòu)、編制合理的數(shù)控加工方案，完成零件加工，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　該零件為薄壁軸頸類零件，依據(jù)零件材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝分析，零件主要輪廓需采用數(shù)控車加工，為此減小零件切削變形，保證技術(shù)條件是關(guān)鍵。斜孔及徑向孔等結(jié)構(gòu)在四坐標(biāo)及五坐標(biāo)加工上進(jìn)行。為減小零件變形，采用如下措施：

　　1.1 工藝路線

　　毛料—粗加工—穩(wěn)定處理—半精加工—精加工。

　　工藝路線安排如下：車大端-車小端-超聲波-細(xì)車小端-細(xì)車大端-穩(wěn)定處理-半精車內(nèi)型面-半精車外型面-精車內(nèi)型面-研磨大端面-精車外型面-標(biāo)印-鉆孔-研磨大端面-鉆斜孔-插花鍵-鉆徑向孔-銑鎖片槽-銑大端半圓槽-研磨大端面-拋光-熒光檢查-最終檢驗(yàn)-噴涂-磨外圓-修復(fù)基準(zhǔn)-打磨-檢驗(yàn)-靜平衡-濕吹砂-涂干膜潤滑劑-包裝入庫

　　1.2 夾具結(jié)構(gòu)

　　由于鈦合金薄壁軸頸類零件容易產(chǎn)生零件回彈變形，零件尺寸和技術(shù)條件難以保證。夾具設(shè)計(jì)時(shí)需增加支撐結(jié)構(gòu)以增加零件剛性，采用軸向壓緊的方法固定零件以減少零件的壓緊力，減小零件加工過程中的變形，提高加工精度。定位裝夾時(shí)所選用工裝的結(jié)構(gòu)要合理，以增加零件剛性。

　　2 數(shù)控程序的編制

　　2.1 編制程序原則

　　編制數(shù)控程序應(yīng)考慮：

　　①根據(jù)零件材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取合理刀具結(jié)構(gòu)。

　　②在強(qiáng)度允許的條件盡可以增加切深和切削速度。

　　③余量較大時(shí)應(yīng)安排粗車循環(huán)，減少工人手動上刀補(bǔ)的出錯機(jī)會。

　　④還應(yīng)考慮零件結(jié)構(gòu)剛性，在走刀路線安排上盡量減少零件變形。

　　⑤在精車時(shí)盡量采用輪廓編程以保證尺寸和技術(shù)條件要求。

　　2.2 MasterCAM編程

　　建立精車數(shù)控模型、仿真模擬走刀路線，檢查刀具干涉情況。內(nèi)外型面交替加工以減少零件變形，在接刀部位，圓弧進(jìn)退刀，保證接刀部位圓滑轉(zhuǎn)接。另外MasterCAM中建立相應(yīng)刀具庫，以便自動編程時(shí)調(diào)用。將由AutoCAD中建立的半精車及精車工序的理論截面圖形導(dǎo)入到MasterCAM中，將前工序作為毛坯，后工序作為零件的幾何實(shí)體，將工序圖表中尺寸全部換算成中差尺寸，建立了數(shù)控車削6道工序的數(shù)學(xué)模型。

　　在MasterCAM lathe車削模塊中刀軌的生成，一般按以下操作進(jìn)行，確定MCS坐標(biāo)系，選擇刀具及刀具的具體參數(shù)，選擇加工方法，選擇加工邊界，設(shè)置刀具路徑產(chǎn)生刀位文件，刀軌的后處理。

　　3 加工試驗(yàn)

　　3.1 摸索變形規(guī)律

　　加工過程中可以用零件余量進(jìn)行切削試驗(yàn)，摸索TC17零件變形規(guī)律。通過對比上刀量與實(shí)測值間差值，進(jìn)行上刀試驗(yàn)。由于切深、轉(zhuǎn)數(shù)及進(jìn)給量不同，刀片的鋒利程度不同，零件和刀具受力亦不同，零件回彈變形程度也不同。嘗試找出其變形的特點(diǎn)和規(guī)律，實(shí)際加工中，由于零件直徑大，大端面壁厚僅2mm，零件軸向尺寸較長，剛性下降。腹板實(shí)際加工中，選用R2.5球刀，刀具切削刃與零件接觸面積過大，使切削力增大，零件發(fā)生震動，在大端端面出現(xiàn)振刀波紋，加工過程中噪音大。經(jīng)過改變裝夾位置，調(diào)整加工參數(shù)，振紋消失，光度得到很大提高。

　　3.2 技術(shù)條件保證

　　在精車外型面的加工中，應(yīng)先車加工全部，單邊留0.5mm左右余量時(shí)，松開壓板，去除壓緊力，在夾具定位面上將零件反復(fù)旋轉(zhuǎn)，充分釋放零件加工應(yīng)力，采用較小壓緊力重新均勻壓緊零件，將零件加工至設(shè)計(jì)尺寸，以保證技術(shù)條件。

　　3.3 夾具減震支撐

　　夾具設(shè)計(jì)上為避免零件變形，采用軸向壓緊、同時(shí)漲緊內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，有助于提高零件剛性。夾具在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到零件加工時(shí)的測量問題，將小端止口的支撐設(shè)計(jì)為可拆卸的，以便用內(nèi)徑千分尺直接測量。在精加工工序，因零件剛性差，使用的夾具定位表面與零件的配合間隙要合理，根據(jù)工藝規(guī)程中各工序給出的零件定位表面的尺寸公差和形位公差，來確定夾具定位表面的尺寸，使零件在裝夾后保證零件在夾具上的準(zhǔn)確定位，便于加工、找正。

　　3.4 壁厚差的保證

　　在精車內(nèi)型面時(shí)，需要同時(shí)加工外圓表面，以保證內(nèi)外型面同軸。在精車外型面時(shí)，找正該外圓表面的跳動不大于0.01mm，這樣可以保證零件內(nèi)外型面同軸，能滿足壁厚差不大于0.05mm的要求。

　　4 結(jié)果討論與分析

　　結(jié)合以往同類零件經(jīng)驗(yàn)，合理選擇加工設(shè)備、制定合理工藝路線，有效將零件變形量控制在規(guī)定范圍內(nèi)，零件滿足設(shè)計(jì)尺寸的要求。