1 引言

目前，鈦合金材料在鉸鏈材料中應用極為廣泛，但是由于鈦合金材料導熱系數(shù)小，在切削中如排屑不及時，會加劇刀具磨損， 降低刀具具壽命，導致加工表面質(zhì)量差等問題。本文以某型機一典型件為例，通過對零件工藝性分析， 詳細論述了臥式機床高效的加工方法。

2 零件工藝性分析

此零件具有復雜的結(jié)構，零件在六個方向上都有型面，需要多個工位配合完成加工。此零件毛料為模鍛件，材料為TA15M，外廓尺寸470×250 X 170，重量63kg(見圖1)

零件外廓尺寸為160×230 X 450。零件重量為 7．323kg，金屬去除率為88．4％。零件結(jié)構為鉸鏈式結(jié)構，在六個方向上均有型面，結(jié)構極其不規(guī)則。 裝夾部位不開闊，穩(wěn)定性差，而零件許多壁厚尺寸要在多個工位中才能形成。保證零件壁厚是設定工藝方案的關鍵點。零件槽深，最深處160ram，槽空間小，僅寬34mm，轉(zhuǎn)角小，僅為R10。這些轉(zhuǎn)角裝配時有搭接關系，必須嚴格保證尺寸。數(shù)控加工需要長徑比很大的刀具，刀具剛性差，也是加工的難點之一 。

3 加工方案的確定

3．1 采用立式數(shù)控機床加工

由于零件在各個方向都有型面，加工時要用專用銑夾將零件放置不同角度。用五坐標立式機床加 工，再轉(zhuǎn)臥式機床加工兩端頭。因此靠夾具定位面設計不同角度來滿足數(shù)控加工。圖2所示為零件的加工部位。

部位A是后續(xù)加工其他部位的基準，加工此面時需要一套專用夾具；受五坐標立式擺角限制，加工部位B時，需要兩套夾具兩次裝夾完成；加工部位c 時，需要三套夾具三次裝夾完成；加工部位D、E時， 需要轉(zhuǎn)到臥式機床加工，用一套專用夾具兩次裝夾完成。

由于某個部位需要在多個夾具完成，加工誤差受多方面影響，如夾具定位誤差，夾具制造誤差，零件重復裝夾誤差等等。各種誤差累計后，很難保證 零件尺寸，而且需要多套夾具，制造成本增加。加工 中多次準備夾具，加工效率低，生產(chǎn)周期長。 受五坐標機床擺角限制(A±30^。B±30^。，零件 最大角度39^。)，數(shù)控加工后留有大量的常規(guī)補加工部位。由此分析，此零件不適合用立式數(shù)控機床加工。

3．2 采用臥式數(shù)控機床加工

(1)數(shù)控機床的選擇

此零件鍛件外廓尺寸為470 X250×170，適合 在具有較小工作臺的臥式機床加工。結(jié)合現(xiàn)有設備，選擇數(shù)控五坐標高剛性臥式加工中心。此設備 剛性好，而且有兩個可以交換的工作臺。工作臺行程為1600×1200×1450，能夠?qū)崿F(xiàn)一邊加工一邊準 備，提高工作效率。機床A角能夠在+90／一90度范圍內(nèi)擺角，B角在360度內(nèi)擺角。此機床具有很好的冷卻設備，能夠快速及時將切屑排走，可以有效延長刀具的使用壽命。

(2)加工流程的確立

采用五坐標立式機床加工部位A及其所在平 面外形，鉆基準孔，作為后續(xù)臥式加工的基準。加工此部位，不需夾具，可直接放在床面上加工。 在臥式機床加工流程：如圖2所示部位D、E，在零件底面留5mm工藝余量，以保證零件后續(xù)加工時裝夾剛性；加工部位B，將此部位槽內(nèi)形及耳片型面完全加工到位；加工部位c，粗精銑大小耳片及槽口；最后再補銑兩端頭工藝余量。所有加工部位均 以表面A定位，而且僅用一套夾具，通過工作臺的旋轉(zhuǎn)，完成各部分的加工。數(shù)控完全加工到位，無常規(guī)補加工，高度實現(xiàn)數(shù)字化加工。圖3為零件在臥式機床加工狀態(tài)。

4 加工程序的編制

(1)提高工藝系統(tǒng)的剛性

編程時充分考慮加工時零件的裝夾位置，安排加工順序時，合理安排壓板位置，從而有力地提高零件工藝系統(tǒng)剛性。

(2)零件兩端頭程序的編制

零件端頭深度為90mm，轉(zhuǎn)角為R8。編端頭程序時，根據(jù)機床及工藝系統(tǒng)剛性，確定5mm一層，進行分層加工。程序設定轉(zhuǎn)角降速50％ ，用同一規(guī)格刀具進行粗精加工，最后用 φ 16R4銑刀補銑轉(zhuǎn)角。

(3)零件深槽程序的編制

編深槽程序時，將刀具分三個系列，先用 φ 30R4 下刀深為50mm銑刀加工上半部分，再用 φ 30R4下刀深為100mm加工中間部分，最后用 φ3oR4下刀深為160mm加工底部。側(cè)面用 φ 30R4銑刀加工到位，僅用 φ 20R4銑刀補銑轉(zhuǎn)角。編制加工耳片型面程序時，通過改變刀軸方向， 實現(xiàn)應用最短刀具加 工。(所用刀具見表1)

(4)零件耳片及槽口程序的編制

編制小耳片及槽口程序時，由于槽寬為12，因 此用西10R2銑刀分層從中間粗銑，兩側(cè)各留1 mm 余量，且粗精銑分開。精銑時，單側(cè)加工有助于保證 耳片厚度及槽口寬度。加工程序中心軌跡按照零件公差帶的中值編制，考慮到槽口公差為一0．2，程序中輪廓線按單側(cè)—0．05mm偏置編制。這樣加工出的零件合格率得到極大提高。

(5)加工中使用的切削參數(shù)

此零件最大的難點為槽深，結(jié)構不規(guī)則，轉(zhuǎn)角小。因此選擇刀具分幾個系列，先用短刀加工零件上半部分，再用長刀加工槽深的部分。選擇φ30R4 的進口刀具粗精加工零件內(nèi)形，將刀具長度分為如表1所示幾個系列。

銑切加工中經(jīng)常使用的參數(shù)如下：

N一銑刀轉(zhuǎn)數(shù)(r／min)

F_z 一每齒進給量(mm／z)

V_f— 進給速度(mm／min)

Z一銑刀齒數(shù)

A _e一切削寬度(mm)

A_p 一切削深度(mm)

這些參數(shù)中相互關系為：V_f = F_z  X N x z；Q= A _e × A_p  XV_f

(6)加工程序的檢驗

VERICUT擁有強大的功能，操作方便，與實際加工效果相仿被廣泛應用到飛機零件加工領域。通過VERICUT6．2版本仿真軟件，可以檢查數(shù)控程序是否正確，檢查切削余量，檢查是否有撞刀以及是否與機床干涉及檢查加工殘留情況。如圖4所示為 VERICUT6．2仿真后效果。

5 結(jié)語

通過加工方案的對比分析與實際加工的效果來看，臥式機床一次裝夾就可以完成多個部位的加工， 省去了多次裝夾的輔助時間，同時也消除了零件因多次裝夾帶來的定位誤差。這樣既縮短了產(chǎn)品的加工周期又保證了零件的質(zhì)量，對以后此類產(chǎn)品的加工積累了寶貴的經(jīng)驗。