1引言

      殼體零件見圖1, 其大（dà）端外徑為5 468. 9- 0. 5 mm 小端外徑為5 440. 1- 0. 5 mm, 壁厚4mm, 內外錐麵的斜角為0. 677°,總長（zhǎng）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（bì）厚之比為112∶1, 長度（dù）與壁厚之比為305∶1。加工難點（diǎn）: 由（yóu）於壁薄, 所以在裝夾和加工過程中, 極易產生變形, 很難保證（zhèng）內、外型麵的（de）準確性及壁厚的均（jun1）勻性要求;由於殼體超長, 所以其（qí）剛性及刀具的安裝剛性差, 在車（chē）削時極易發生震顫, 在已加工表麵出現很深的條痕, 使尺寸精度及表麵粗糙度下降（jiàng）。

      2　工藝方案（àn）

      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, 調整刀架導（dǎo）軌（guǐ）與（yǔ）車床主軸的夾角後, 粗車內錐麵, 留5～6mm 餘量。

      c. 時效處理, 消除加（jiā）工應力。

      d. 在C6025 車床上, 精（jīng）加工內錐麵。

      e. 裝上（shàng）模胎（tāi）, 在DuE800 車床上, 去工藝夾頭, 用自製機械仿形裝置車外錐麵。

      f . 解決自鎖角度（dù）所帶來的問題, 保證合（hé）模、退模的順利進行。

      3　殼體加工（gōng）的工藝措施及分析

      3. 1　合理選用設備

      內錐麵（miàn）加工的工藝係統因素主要為: 夾具、機床、鏜杆和薄（báo）壁殼體。開始, 在DuE 800車床上加工內錐麵, 用5 60×1500 的刀杆,試切（qiē）時, 刀杆震顫非常厲害, 振幅（fú）達10mm, 使（shǐ）車削無法進行, 後改（gǎi）為三角型刀杆, 並使刀杆和刀架聯成一體, 以及將刀杆直徑加大（dà）, 以增（zēng）強刀杆的剛性, 試車時稍有好轉, 但沒能根本解決問題, 仍無（wú）法進行車削加工。經過分析發現, 要防止震顫, 必須采（cǎi）取改善機床的動態（tài）特性及在切削點附近采取措施, 這（zhè）其（qí）中包括有工件的支承、刀具的（de）幾何形狀、裝夾及加工時選定的切削深度、進給（gěi）量、切削速度等。而DuE800 車床恰恰承受（shòu）不了大直徑刀杆切削時所產生的切削力。為此, 改用C6025 落地車床加工內錐麵（miàn）, 使係（xì）統剛性提高很多, 同時（shí）選用穩定性（xìng）好的底座, 設計直徑為5 500mm的中心架, 將中心（xīn）架固定在（zài）底座上以支承殼體外圓。另外, 由於落地車床主軸和床身是分（fèn）體的, 為保證加（jiā）工出錐體斜度0. 677°,采用（yòng）百分表（biǎo）和靠模板準確調整床（chuáng）身與車床（chuáng）主軸（zhóu）的夾角, 並通過試切（qiē）與計（jì）算, 達到要求後, 再（zài）將（jiāng）床（chuáng）身固定好, 並用（yòng）兩塊百分表對床身進（jìn）行測定, 隨時觀察斜角的變化, 以保證加工出合格的產品, 見圖（tú）2 所示。

      3. 2　製作平衡鏜刀杆

      在（zài）車削內錐麵時, 由（yóu）於懸臂式支持（chí）的刀具, 產生強烈的非阻尼振動, 為此, 我們首先把刀杆直徑加大到（dào）5 175mm, 長2600mm, 重460kg , 然（rán）後把中間銑（xǐ）成方型, 夾在刀架上,使刀杆前後部分的受力基本平衡（héng）, 在試切中大大減少了刀杆的振動, 見圖3 所示。

      3. 3　選擇刀（dāo）具材料及切削參（cān）數

      防鏽鋁的熔點低, 線膨脹係數大, 對溫度敏感性強, 易變形（xíng）, 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（yǔ）刀具前（qián）麵摩擦厲害, 因而滯留現象（xiàng）嚴重（chóng）, 容易產生積屑瘤, 為此選用高速鋼(W1) 刀具, 並選用大前角: C= 12°,考（kǎo）慮工件和刀杆的剛性（xìng）差, 采用小後角（jiǎo）, 當A≤1°時最（zuì）理想。車內錐孔時,因轉速是影響殼（ké）體振（zhèn）動的主要因（yīn）素之一,因此我們采用低速、大（dà）走刀（dāo）來減振。選用參數（shù）如下:轉（zhuǎn）速n= 35. 5～45r/ min切削速（sù）度V = 54～60m/ min走刀量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（dāo）量為8mm/ min 時, 刀杆振幅近2mm, 而走刀量加大到19mm/ min 時, 刀杆振幅反而降到0. 05mm 左右。

      3. 4　提高表麵粗糙（cāo）度

      鋁合金的內部組織不致密（mì）, 一般加工後表麵質量不理想, 用普通冷卻（què）液, 表麵粗糙度值僅為Ra12. 5～6. 3 之間, 采（cǎi）用（yòng）煤油冷卻潤滑, 其表麵粗糙度值達Ra6. 3～3. 2 之間。

      3. 5　嚴格控製母線不（bú）直度

      殼體圖紙中要求母（mǔ）線不直度必須控製在0. 3mm 以內, 要保證（zhèng）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（chéng）的原理可知: 通過圓錐體中心的圓（yuán）錐母線是一條直線, 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, 如果當車刀裝得高於（yú）或低於中心△h, 並且運（yùn）動軌跡為（wéi）直（zhí）線, 則車（chē）出的母（mǔ）線變成了雙曲線, 見（jiàn）圖4 所示。

      用數學的方法證明如下:

      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

      這就是雙曲線方程, 也（yě）就是r 在y 軸（zhóu）方向的變化規律是雙曲線。

      當△h= 0 時, r2- y 2·tg 2A= 0

      r2= y2·tg2A

      r = y ·tgA

      這就是直線（xiàn）方程, 即當（dāng）車刀對準中心 ( △h= 0) 時, r 在y 軸方向按直線規律變化,這時車出的是標準圓錐體（tǐ）。然（rán）而, 由（yóu）於振動以及主切（qiē）削力的作用, 容易使刀尖低於工（gōng）件（jiàn）中心（xīn）而紮進工（gōng）件裏, 使表麵（miàn）粗（cū）糙度、尺寸精度及壁厚的（de）均勻程度都受到影（yǐng）響, 我們希望刀尖（jiān）要（yào）稍高於工（gōng）件的（de）中心, 但刀具能高於中心（xīn）的尺（chǐ）寸為多少（shǎo）才（cái）能保證母（mǔ）線不直度不超過（guò）0. 3mm, 通過實踐, 我們將刀尖高於工件中心1mm, 這樣即（jí）保證了母線（xiàn）不直度, 又防止了紮刀現象。

      3. 6　自製仿型裝置

      加工外錐麵（miàn）時, 工件已裝在（zài）模胎上, 采用徑向定位, 軸向夾緊的方式, 使工件（jiàn）變形最（zuì）小, 為保證外錐麵斜角0. 677°,我們（men）對DuE800 普通車床進行了改造, 自製機（jī）械仿（fǎng）型裝（zhuāng）置即拆（chāi）除中拖板絲杠5, 通過配重3, 滾輪2 將中拖板4 與錐度靠模1 接觸, 使床（chuáng）鞍進給時, 刀（dāo）架按一定斜度運動, 如圖5 所示。

      配重的作用是保證在切削過程中（zhōng）, 滾（gǔn）輪始終與靠模板接觸並保持勻速運動。配重的重量不夠, 導（dǎo）致（zhì）滾輪與靠模板分開; 過重, 則會出現斷續爬行, 使錐（zhuī）麵無法加工。因此, 配重的重量應能克服刀架作縱向運動時的摩擦力。

      根據（jù）公式: 摩擦力F= f·N

      f—摩擦係數（shù）;

      N —正壓力。

      經（jīng）過計算, 再通過（guò）進行幾次試車（chē）( 因有拖板導軌的磨（mó）損及潤滑等（děng）因素) , 選擇出合適（shì）的重量為60kg 

      3. 7　外錐麵加工工（gōng）裝

      將加工好（hǎo）內錐麵的工件套在專用模胎上, 見圖6, 模胎外徑與殼（ké）體內徑相（xiàng）貼合, 間隙在0. 05mm 以內, 兩端裝上堵盤, 並用鎖緊螺母（mǔ）夾緊, 這樣采用徑向定位, 軸向夾（jiá）緊（jǐn）的定（dìng）位方式, 解決了（le）徑向剛性差（chà）的問題, 並用（yòng）殼（ké）體已（yǐ）加工好的內錐（zhuī）麵定位, 使加工出的外錐麵與內錐麵的同軸度、端麵與外圓的垂直度和壁厚均達到了設計要（yào）求。

      3. 8　解決自鎖角度的（de）退模問題

      殼體的斜角是0. 677°,且壁又很薄, 如果不采取有效措施, 殼體很難從模胎上退出（chū）來, 我們在（zài）模胎上加縱向槽（cáo）, 並在（zài）其大端（duān）加（jiā）墊圈, 在（zài）殼體與模胎之間加滑石粉, 並用螺母壓（yā）擋圈來推動殼體退出, 從而順利實現退（tuì）模。

      3. 9　加工結果與實測數據

      第一批殼（ké）體共加工9 件, 大端內、外徑公差均控（kòng）製在0. 2mm 內, 斜角誤差控製在0. 01°,內、外錐麵的表麵（miàn）粗糙度值在Ra6. 3～3. 2 之間, 母線不直度誤（wù）差（chà）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（zhǐ）的要求( 原焊接結構的母線不直度為2～3mm) 。

      測量方（fāng）向見（jiàn）圖7, 實測數據見表1。

      4結束語

      用C6025 落地車床, 調整刀（dāo）架導軌和主軸夾角, 用平（píng）衡刀杆加（jiā）工內錐麵是可行的。先粗車內錐麵, 人工時效消除內應力, 再（zài）精車內錐麵, 可減（jiǎn）少殼體的加工變形及提高加工精度的穩定性。在DuE800 車床上, 用固定模（mó）胎, 采用徑向定位、軸向夾緊的方式, 用機（jī）械仿形裝置車削外錐麵是成功的。通過以上措施, 加工出了（le）合格的產品, 經試驗已證明, 完（wán）全（quán）滿足總體設計要求。