介紹了葉輪圓弧面銑削專機(jī)的設(shè)計(jì)方案和采取的有效措施,保證了葉輪圓弧面銑削精度和表面質(zhì)量,在專用機(jī)床上實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多種零件(尺寸不同)加工。

1 銑削零件工藝分析

6160A和6200Z型柴油機(jī)的壓氣機(jī)葉輪,零件結(jié)構(gòu)和形狀相似,作用相同,但尺寸不同(如圖1所示)。要求設(shè)計(jì)一臺專用機(jī)床銑削兩種尺寸不同的葉輪圓弧面(半徑為R)寂贱。 葉輪零件的技術(shù)要求 葉輪材料為ZL104,硬度≥70HBS,圓弧面(半徑為R)的橫截面與內(nèi)孔(直徑為d)的同軸度均為?0.04mm,表面粗糙度為Ra1.6μm。因?yàn)槿~輪是高速旋轉(zhuǎn)的零件,對其尺寸精度澡呼、形狀精度及動平衡精度要求較高滋饲。定位基準(zhǔn)的選擇 葉輪的內(nèi)孔(直徑為d)與?150mm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(nèi)孔軸線的垂直度要求(150mm端面跳動允差0.02mm)喊巍。銑削圓弧面時(shí),均選?150mm大端面作為第一定位基準(zhǔn),以消除葉輪的3個自由度(沿內(nèi)孔軸線的移動,繞其它兩個垂直軸的轉(zhuǎn)動):以內(nèi)孔為第二定位基準(zhǔn),消除沿兩個垂直軸的移動屠缭。從理論上講5點(diǎn)定位即可滿足加工要求。

零件號dDAR 1 ?16+0.0110 ?1050-0.0087 77.5 25 2 ?16+0.018+0.005 ?90±0.043 80 35 圖1 葉輪

2 銑削專機(jī)的設(shè)計(jì)方案分析及采取的措施

刀具設(shè)計(jì)方案和措施 刀具回轉(zhuǎn)中心高度要求可調(diào),調(diào)好后刀架要求能鎖緊崭参。采用類似滾齒機(jī)刀架調(diào)整的方式,在立柱上設(shè)可調(diào)刀架(如圖2所示)呵曹。

圖2 刀架部件局部圖

當(dāng)?shù)毒咧行母哒{(diào)到合適的高度后,鎖緊立柱導(dǎo)軌后面的壓塊,以消除刀具與立柱導(dǎo)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(zhuǎn)精度。 圓弧面銑削采用圓柱銑刀,銑刀半徑依圓弧面半徑R選擇何暮。銑刀要求可換,刀桿剛性要好,而且應(yīng)避免成懸臂結(jié)構(gòu),以免因切削引起振動讓刀,影響回轉(zhuǎn)精度和表面質(zhì)量逢并。于是采用萬能銑床刀具支架的支承方式,在刀桿尾端設(shè)置尾架支承,以提高刀具系統(tǒng)的剛性。 選擇高精度的銑削頭TX25A作為刀具驅(qū)動裝置,以提高刀具的回轉(zhuǎn)精度郭卫。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(zhuǎn)精度高,精度保持性好砍聊。按ZB2651制造技術(shù)要求,其回轉(zhuǎn)精度可保證在0.01mm之內(nèi)背稼。 對保證工件的回轉(zhuǎn)精度及送進(jìn)采取了如下措施:選擇精密導(dǎo)向的B型導(dǎo)軌的液壓滑臺,導(dǎo)軌的扭曲為0.01mm/250mm,以保證工件送進(jìn)的平直度,有利于提高圓弧面的回轉(zhuǎn)精度。提高工件回轉(zhuǎn)精度而采取的措施 采用高精度的銑削頭TX20A作夾具的驅(qū)動裝置,其回轉(zhuǎn)精度在0.01mm之內(nèi)玻蝌。提高夾具心軸的定心精度蟹肘。 采用可調(diào)同軸度的夾具并且可換,以適應(yīng)兩個品種甚至多品種的需要。 夾具與銑頭的連接不采用7:24錐度孔摇致。這種錐孔目前的制造手段只能保證接觸面達(dá)80%左右,很難滿足高回轉(zhuǎn)精度的要求谅儡。于是在夾具上采用法蘭止口與銑頭聯(lián)接,在徑向設(shè)有4個M8調(diào)整螺釘(如圖3所示),

調(diào)整其心軸的定心精度。經(jīng)過精細(xì)調(diào)整,夾具心軸的徑向跳動控制在0.005mm之內(nèi)肯仍。為了便于控制心軸直徑的公差,將定位孔(?16+0.0110mm)換算成雙向偏差,即為?16.0055±0.0055mm,這樣即可減少因零件孔的制造誤差而產(chǎn)生的定位誤差妈扁。對定位心軸作過定位處理,以提高定位系統(tǒng)的剛性,減少切削變形的影響。根據(jù)六點(diǎn)定位原理,定位心軸消除兩個自由度,只能用短圓柱心軸景捅。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(xì),這樣就與工件內(nèi)孔留有較大間隙粘胧。經(jīng)過實(shí)際試用,發(fā)現(xiàn)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(dá)Ra3.2μm,達(dá)不到圖紙要求。

經(jīng)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(nèi)孔有較大的間隙,在徑向切削力的作用下,心軸產(chǎn)生撓曲變形,而工件也在間隙處失去支承作用而產(chǎn)生變形,從而引起切削振顫,影響了加工精度赚懊。由于?150mm大平面和定位孔(直徑為d)的垂直度完全控制在0.02mm之內(nèi),我們用過定位心軸進(jìn)行試驗(yàn)诅潮。設(shè)計(jì)夾具時(shí),用大平面和加長心軸聯(lián)合定位(如圖3所示),使工件內(nèi)孔在全長范圍內(nèi)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(jīng)檢測達(dá)0.012mm,完全達(dá)到圖紙要求你朝。

3 切削液的使用和機(jī)床的安裝方法

葉輪圓弧面的加工采用機(jī)油冷卻潤滑刀具,以避免刀具上產(chǎn)生積屑瘤而影響加工表面質(zhì)量胜全。經(jīng)測定表面粗糙度達(dá)到Ra1.6μm。 機(jī)床的安裝沒有采取傳統(tǒng)的地基加地腳螺栓的安裝方式,而是采用上海長征機(jī)械廠生產(chǎn)的JZQ-I型彈性支承爪只。每個支承負(fù)重200kg,本機(jī)床共用了6個支承琅功。這種支承不僅僅節(jié)省了50%安裝費(fèi),而且大大縮短了安裝調(diào)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先嬉。一方面減少機(jī)床自身的振動,另一方面隔離外界設(shè)備通過地基傳來的振動,從而有利于提高加工質(zhì)量轧苫。

4 效果

由于刀具的中心高度可調(diào),夾具心軸的定心精度可調(diào)且夾具可換,實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多種零件加工。采用高精度的銑削頭作為刀具和工件的驅(qū)動裝置,夾具心軸的定心精度可調(diào),保證了葉輪圓弧面的尺寸精度和位置精度坝初。夾具的過定位設(shè)計(jì)、機(jī)床的彈性支承及切削液的使用,避免了切削振動,保證了圓弧面粗糙度要求钾军。經(jīng)過幾年的使用證明,該機(jī)床具有結(jié)構(gòu)合理鳄袍、小巧緊湊、工作性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn),完全能夠保證壓氣機(jī)葉輪圓弧面的銑削質(zhì)量吏恭。

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