1引言

      殼體零件見圖1, 其大端外徑為5 468. 9- 0. 5 mm 小端外徑為5 440. 1- 0. 5 mm, 壁厚4mm, 內（nèi）外錐麵的斜角（jiǎo）為0. 677°,總長為1221±0. 2mm, 要求母線不直度為0. 3mm,各加工麵不允許有接刀痕跡和劃（huá）傷, 材料為LF6, 其直徑與壁厚之比為112∶1, 長度與壁厚之比為305∶1。加工難點: 由於壁薄, 所以在裝夾和加工過程中, 極易產生變形, 很（hěn）難保證內、外（wài）型麵的準確性及壁厚的均勻性要求;由於殼體超長（zhǎng）, 所以其剛性（xìng）及刀具（jù）的安裝剛性差, 在車削時極易發生震顫, 在已加工表麵出（chū）現很深的條痕, 使尺寸精度及表麵（miàn）粗糙度下降。

      2　工藝方案

      a. 采用壁厚30mm 的圓筒鍛件, 留（liú）工藝夾頭, 長度100mm。

      b. 使用C6025 落地車床, 調整（zhěng）刀架導軌（guǐ）與車床（chuáng）主軸的夾角後, 粗車內錐麵, 留5～6mm 餘（yú）量。

      c. 時效處理, 消除加工應力。

      d. 在C6025 車床上, 精加工內錐麵。

      e. 裝上模胎, 在（zài）DuE800 車床上, 去工藝夾頭, 用自（zì）製機械仿（fǎng）形裝置車外錐麵。

      f . 解決自鎖角度所（suǒ）帶來的問題, 保證合模、退（tuì）模的順（shùn）利進行。

      3　殼體加工的工藝措施及分析

      3. 1　合理選用（yòng）設備

      內錐麵加工的工藝係統因素主要為: 夾具、機床、鏜杆和薄壁殼體。開始, 在DuE 800車床上加工內錐麵, 用（yòng）5 60×1500 的刀杆,試切時, 刀杆震顫非常厲害, 振幅達10mm, 使車（chē）削無法（fǎ）進行, 後改為三角型刀杆（gǎn）, 並（bìng）使（shǐ）刀杆和刀架聯成一體, 以及（jí）將刀杆直徑加大, 以增強刀杆的（de）剛性（xìng）, 試車時稍有好（hǎo）轉, 但沒能根本解決問題, 仍無法進行車削加工。經過分析發現, 要防止震顫, 必須采（cǎi）取改善機（jī）床的動態特性（xìng）及在切削點附（fù）近采取措施, 這其中包括有工件的支承、刀具的幾何形狀（zhuàng）、裝夾及加工時選定的切削深度（dù）、進給（gěi）量、切削速度等。而DuE800 車床恰（qià）恰承受不了大直徑刀杆切削時所產生的切削力。為此, 改用C6025 落地車床（chuáng）加工（gōng）內錐（zhuī）麵, 使（shǐ）係統（tǒng）剛性提（tí）高很多, 同時（shí）選用穩定性好的底座, 設計直徑為5 500mm的中心架, 將中心架固定在底座上以（yǐ）支承殼體外（wài）圓。另外, 由於落地車床主軸和床身是分體的, 為保證加工（gōng）出錐體斜度0. 677°,采用百（bǎi）分（fèn）表和靠模板準確調整床身與車床主軸的夾角, 並通過試切與計算, 達到（dào）要求後, 再將床身固（gù）定好, 並用兩（liǎng）塊百分表對床身進（jìn）行測定, 隨時觀察斜角的變化, 以保（bǎo）證加工出合格的產品, 見圖2 所示。

      3. 2　製作平衡鏜（táng）刀杆

      在車削內錐麵時, 由於懸臂式支（zhī）持的刀具, 產（chǎn）生（shēng）強烈的（de）非（fēi）阻尼（ní）振動, 為此（cǐ）, 我們首先把刀杆（gǎn）直徑加大到5 175mm, 長2600mm, 重460kg , 然後把中間銑成方型, 夾在刀架上,使刀杆前後部（bù）分的受力基本平衡, 在試切中大大減少了刀杆的振動, 見圖3 所示。

      3. 3　選擇刀具材料及切削參數

      防鏽鋁的熔點低, 線膨脹係數大, 對溫度敏（mǐn）感性強, 易變形, 在切削力作用下, 易產生高溫, 增加材料塑性, 致使切屑底層與刀具（jù）前麵摩（mó）擦厲害, 因而滯留現象嚴重（chóng）, 容易產生積屑瘤, 為（wéi）此選（xuǎn）用高速（sù）鋼(W1) 刀具, 並選用大前角: C= 12°,考慮工件和刀杆的剛性差, 采用小後角, 當A≤1°時最（zuì）理想。車內錐孔時,因（yīn）轉速是影響殼體（tǐ）振動的主要因素之一,因此我們采（cǎi）用低（dī）速（sù）、大走（zǒu）刀來（lái）減振（zhèn）。選用參數如下:轉速n= 35. 5～45r/ min切削速度V = 54～60m/ min走（zǒu）刀量S= 18～20mm/ min吃刀深度（dù）t= 2～2. 5mm( 粗車時) t= 0. 2～0. 25mm( 精車時)當走刀量為8mm/ min 時, 刀杆振（zhèn）幅近2mm, 而（ér）走刀量加大到19mm/ min 時, 刀杆振幅反而降到0. 05mm 左右。

      3. 4　提高表麵粗糙度

      鋁合金的內部組織（zhī）不致密, 一般加（jiā）工後表麵質量不理想, 用普通冷卻液, 表麵（miàn）粗糙度值僅為Ra12. 5～6. 3 之間, 采用煤油冷卻潤滑, 其表麵粗（cū）糙度值達Ra6. 3～3. 2 之間。

      3. 5　嚴格控製（zhì）母線不直度

      殼體圖紙中要求母線不直（zhí）度必須控製（zhì）在0. 3mm 以內, 要保證母線不直度, 就要控製加工圓錐麵時產生的雙曲線誤差, 根據圓錐體形成的（de）原理可知: 通過圓錐體中心的（de）圓錐母（mǔ）線是一條直（zhí）線, 如果把一個標準圓錐體離開中心△h 處剖開, 其剖麵形狀（zhuàng）是雙曲線。因此, 如果當車（chē）刀裝得高於或低於中心△h, 並且（qiě）運動軌跡為直線, 則（zé）車出的母線變成了雙曲線, 見圖4 所示。

      用數（shù）學的方法證明如下:

      r2= x 2+ △h2

      r2- x 2= △h2

      x= y ·tgA

      r 2- y 2·tg 2A= △h2

      r2 / △h2- y2 / △h2·ctg 2A= 1

      這（zhè）就是（shì）雙曲（qǔ）線方程, 也就是r 在y 軸方向的變化規律是雙曲線。

      當△h= 0 時（shí）, r2- y 2·tg 2A= 0

      r2= y2·tg2A

      r = y ·tgA

      這就是直線方程, 即當車刀對準中心 ( △h= 0) 時, r 在y 軸方（fāng）向按直（zhí）線規律變（biàn）化,這時車出的是標準圓錐體。然而, 由於振動以及主切削力（lì）的作用, 容易使刀尖（jiān）低於工件中心而紮進工件裏, 使表（biǎo）麵（miàn）粗糙度、尺寸精度及壁厚的均勻程度都受到影響（xiǎng）, 我們希望刀尖要稍高於工件的中心, 但刀具能高於中心的尺寸為多少才能保（bǎo）證母線不直度不超過0. 3mm, 通過實（shí）踐, 我（wǒ）們將刀尖高於工件中心1mm, 這樣即保證了母線（xiàn）不直度, 又（yòu）防止了紮刀現象。

      3. 6　自製仿型裝置

      加工外錐麵時, 工（gōng）件已裝在模胎上, 采用（yòng）徑向定位, 軸向夾緊的方式, 使工件變形最小（xiǎo）, 為保證外錐麵（miàn）斜角0. 677°,我們對DuE800 普通車床進行了改造, 自製機械仿型裝置即拆除中（zhōng）拖板絲杠5, 通（tōng）過配重3, 滾（gǔn）輪2 將中拖板4 與錐度靠模1 接觸, 使床鞍進給時, 刀架按一定斜度（dù）運動, 如圖5 所示。

      配重（chóng）的（de）作用是保證在切削過程中, 滾輪始終（zhōng）與靠模板接觸並保持勻速運動。配重的（de）重量不夠, 導致滾輪與靠模板分開; 過重, 則會出現斷（duàn）續爬行, 使錐麵無法加工。因此（cǐ）, 配重的重量應能克服刀架作縱向運動時的摩擦力。

      根（gēn）據公式: 摩擦力F= f·N

      f—摩擦係數;

      N —正壓力。

      經過計算, 再通過進行幾次試車( 因有拖（tuō）板導軌的（de）磨損及潤滑等因素（sù）) , 選擇出合適的重量（liàng）為60kg 

      3. 7　外錐麵加工工裝（zhuāng）

      將加工好內錐麵的工（gōng）件套在（zài）專用模胎（tāi）上, 見圖6, 模胎外徑與（yǔ）殼體內徑相貼合, 間隙在0. 05mm 以內, 兩端裝上堵盤, 並（bìng）用鎖緊螺（luó）母夾緊, 這樣采用徑向（xiàng）定位, 軸（zhóu）向夾（jiá）緊的定（dìng）位（wèi）方式, 解決了徑向剛性差（chà）的問題, 並用（yòng）殼體已加工好的內錐麵定位, 使加工出的外錐麵（miàn）與內錐麵的同軸度、端麵（miàn）與外圓的（de）垂直度和壁厚（hòu）均達到了設（shè）計要求。

      3. 8　解決自鎖角度的退模問題（tí）

      殼體的（de）斜角是0. 677°,且壁又很（hěn）薄（báo）, 如果不采取有效措施（shī）, 殼體很難（nán）從模（mó）胎上退出來, 我們在模胎上（shàng）加縱向槽, 並在其大（dà）端加墊圈, 在殼體與模胎之間加滑石粉, 並用（yòng）螺母壓擋圈來推動殼體退出, 從而順（shùn）利實現退模。

      3. 9　加工（gōng）結果與實測數據

      第一批殼體共（gòng）加工（gōng）9 件, 大（dà）端內、外徑公差均控製在0. 2mm 內, 斜角誤差控（kòng）製在0. 01°,內、外錐麵的表麵粗糙度值在Ra6. 3～3. 2 之間, 母線不直度誤差小於0. 2mm, 壁厚的不均勻程度小於0. 25mm, 完全達到並超過圖紙的要求（qiú）( 原焊接結構的母線不（bú）直度為2～3mm) 。

      測量方向見圖7, 實測數據（jù）見表1。

      4結束語

      用C6025 落地車床, 調整刀架導軌和主軸夾角, 用平衡刀杆加工內錐麵是可行的。先粗車內（nèi）錐麵, 人（rén）工時效消除內應力, 再（zài）精車（chē）內錐（zhuī）麵（miàn）, 可減少殼體的加工變形及（jí）提高加工精度的穩定性。在（zài）DuE800 車床上, 用固（gù）定模胎, 采用徑向定位、軸向夾緊的方式, 用機械仿形裝置車削外錐（zhuī）麵是成（chéng）功的。通過以上措施, 加工（gōng）出了合格的產品, 經試驗已（yǐ）證明, 完全滿足總體設計要求。