細(xì)長(zhǎng)管大角度斜弧面加工方法

介紹一種薄壁細(xì)長(zhǎng)管的大角度斜弧面加工方法。針對(duì)零件剛性差、裝夾難度大以及加工時(shí)易出現(xiàn)振動(dòng)而造成刀具損壞等問(wèn)題，改進(jìn)工藝和加工方法。通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)專用工裝夾具，使工裝和零件緊密貼合為一體，消除了細(xì)長(zhǎng)管加工中的振顫和刀具損壞現(xiàn)象。01

序言細(xì)長(zhǎng)管類零件直徑小、壁厚薄，長(zhǎng)徑比和孔徑比都比較大。由于懸伸長(zhǎng)、剛性差，加工時(shí)容易出現(xiàn)振顫，進(jìn)而造成管類零件的變形和松動(dòng)，致使刀具損壞或壽命降低，且加工效率低，表面質(zhì)量差，產(chǎn)品質(zhì)量不易保證，甚至出現(xiàn)零件報(bào)廢等諸多問(wèn)題。

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零件分析圖1所示架體組焊零件加工批量大，其形狀為細(xì)長(zhǎng)桿，最小加工角度為3°，直徑40mm，壁厚為3mm，長(zhǎng)徑比達(dá)到25，剛性差，加工時(shí)容易出現(xiàn)振動(dòng)，造成刀具損壞，如何裝夾加工成了難題。若按常規(guī)方法加工裝夾，則零件加工面懸伸出裝夾范圍過(guò)長(zhǎng)，加工時(shí)引起振動(dòng)，斜弧面尖角都被扳掉，造成刀具損壞，加工效率低，甚至引發(fā)零件報(bào)廢、操作人員受傷等事故，需要制定合理的裝夾方式來(lái)解決這些問(wèn)題。a）管件連接示意

b）零件弧面結(jié)構(gòu)及尺寸圖1架體組焊零件

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原加工方法原加工方法裝夾如圖2所示。用壓板壓住零件不加工位置，帶斜度部分伸出工作臺(tái)，用刀具分層銑削，零件振動(dòng)嚴(yán)重，每層切削深度為0.2mm，到最后切削深度為0.05mm，加工效率低，零件表面質(zhì)量差[1]。a）裝夾示意b）實(shí)際加工裝夾圖2原加工方法裝夾

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工裝改進(jìn)在工裝方面進(jìn)行如下改進(jìn)。1）合理設(shè)計(jì)工裝，使工裝與零件合為一體。改進(jìn)后的工裝如圖3所示。第一次加工時(shí)，將零件和工裝一體加工，把工裝多余的部分去除掉，避免在正常加工時(shí)刀具與工裝發(fā)生碰撞，并且讓工裝與零件最大面積地接觸，達(dá)到包裹的目的，使零件的剛性達(dá)到最佳狀態(tài)。圖3改進(jìn)后的工裝2）工裝加工成形后，優(yōu)化加工程序，只對(duì)零件進(jìn)行加工，工裝設(shè)置為干涉面，選擇合適的刀具和切削參數(shù)，使加工過(guò)程一氣呵成，避免了在加工過(guò)程中為了達(dá)到更好的剛性而調(diào)整壓板、挪動(dòng)墊鐵等繁瑣工作。3）工裝蓋板如圖4所示，選用鋁材料來(lái)加工，減輕質(zhì)量以減小勞動(dòng)強(qiáng)度，中間加工為圓弧狀，可以與零件緊密地貼合，提高加工穩(wěn)定性[2]。加工效果如圖5所示。圖4工裝蓋板圖5加工效果

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刀具改進(jìn)（1）原來(lái)選用的刀具由于零件懸伸過(guò)長(zhǎng)，所以選用直徑較小、切削刃鋒利的φ32mm鑲齒銑刀，刀具前角約5°，刃傾角為3°，主偏角為90°，側(cè)隙角為0°。選用較小的切削深度，并且采用分段切削的方法，可以起到有效保護(hù)刀具的作用，但刀具刀尖部分相對(duì)較薄，加工時(shí)還是容易崩刃。（2）現(xiàn)在選用的刀具選用φ32mm高速銑刀，刀具前角為1°～2°，刃傾角為0°，主偏角約120°，側(cè)隙角為30°。加工時(shí)產(chǎn)生一個(gè)下壓的切削力，切削速度快，能夠很好地起到防顫的效果，并且刀片厚實(shí)，抗振性很好[3]。加工刀具對(duì)比如圖6所示。a）直角鑲尺銑刀

b）高速銑刀圖6加工刀具對(duì)比

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加工方法改進(jìn)采用分段加工（見(jiàn)圖7）的策略，先從零件剛性最差的末端開(kāi)始加工，加工分成三段，逐步向左完成加工，每次切削深度為1mm。a）第一段加工

b）第二段加工c）第三段加工

d）輪廓精加工圖7分段加工

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加工效果分析改進(jìn)前后工藝及加工效果對(duì)比見(jiàn)表1。由表1可以看出，通過(guò)使用工裝，選用帶斜角的高速銑刀進(jìn)行粗加工，使切削力變?yōu)橐粋€(gè)下壓的力，不會(huì)拉動(dòng)工件產(chǎn)生振動(dòng)，零件的尖角很好地保留，完全符合技術(shù)要求。零件表面質(zhì)量得到很大提升，加工效率提升6倍多，每件刀具加工成本節(jié)約200多元。表１改進(jìn)前后工藝及加工效果對(duì)比08

創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)總結(jié)1）改進(jìn)工裝及加工方法。巧妙設(shè)計(jì)專用工裝。加工時(shí)，使工裝和零件緊密貼合、融為一體，即把工裝也設(shè)置為加工零件，與零件一起加工，加工完后，可以更好地包裹零件，增強(qiáng)零件的剛性，基本消除了細(xì)長(zhǎng)管加工中的顫動(dòng)現(xiàn)象。2）優(yōu)化加工程序，將工裝設(shè)置為干涉面，使零件斜弧面加工過(guò)程一氣呵成，避免了調(diào)整壓板、挪動(dòng)墊鐵等繁瑣輔助工作。3）優(yōu)化刀具及加工參數(shù)，改進(jìn)加工方法，加工效率提升6倍以上，降低了生產(chǎn)成本。09

結(jié)束語(yǔ)本文介紹一種細(xì)長(zhǎng)管大角度斜弧面加工方法，針對(duì)加工過(guò)程中的零件振顫和刀具損壞情況進(jìn)行工藝分析，通過(guò)工裝改進(jìn)、參數(shù)優(yōu)化，刀具重