某肋框零件的外觀工藝質(zhì)量提升實(shí)踐

01序言公司車間五軸機(jī)床在聯(lián)動(dòng)擺角加工某肋框零件時(shí)，加工后的外形曲面存在多處刀痕、擺紋等質(zhì)量問題，雖在檢驗(yàn)公差范圍內(nèi)，但外觀質(zhì)感較差，客戶拒收，影響零件交付。現(xiàn)綜合分析問題所在，提出外觀工藝優(yōu)化方案，并進(jìn)行實(shí)際的試切對(duì)比試驗(yàn)，最后進(jìn)行工藝性技術(shù)總結(jié)和推廣應(yīng)用，從而徹底解決上述質(zhì)量問題，大幅提升零件的外觀質(zhì)感，滿足客戶需求和零件交付時(shí)間。02零件的結(jié)構(gòu)與工藝分析某肋框零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。零件來料為7050-T7451，整體結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，加工剛性良好，中間含腰形孔，外形和腹板最小壁厚1.5mm，且外形曲面存在開閉角結(jié)構(gòu)，屬于典型的五軸薄壁肋框零件。圖1肋框零件結(jié)構(gòu)整體工藝搭接方案如圖2所示。由于零件加工剛性尚可且存在開閉角外形曲面，所以零件整體工藝安排為五軸數(shù)控加工，搭接采用兩端連接塊相連、“兩孔一面”的定位方式。另外，連接塊兩端需避開零件轉(zhuǎn)角，以便粗加工時(shí)及時(shí)去除轉(zhuǎn)角毛坯，方便后續(xù)轉(zhuǎn)角外形曲面的銑削加工。圖2整體工藝搭接方案03解決方案與試切根據(jù)工藝編制經(jīng)驗(yàn)，零件外形曲面的加工需要由五軸數(shù)控機(jī)床的擺角行切來完成。五軸數(shù)控機(jī)床的行切加工主要有兩種方式：一是定角行切，二是擺角行切。結(jié)合實(shí)際零件外形曲面上出現(xiàn)的刀痕、擺紋等問題，判斷原工藝方案采取的方式為擺角行切。這是因?yàn)槎ń切星袝r(shí)，銑刀底角行切加工，機(jī)床刀頭始終為固定的角度，加工過程中機(jī)床主軸頭不會(huì)隨著零件外形曲面的波動(dòng)而擺動(dòng)，銑刀角度固定不變，故而采用定角行切的方式加工出來的零件外形不會(huì)出現(xiàn)軸向的刀痕或擺紋等外觀質(zhì)量問題。綜上，現(xiàn)針對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)時(shí)擺角行切的方式，給出以下兩種外觀工藝優(yōu)化的解決方案，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)方案的試切對(duì)比試驗(yàn)。3.1方案一：參數(shù)設(shè)置及加工模式的選擇聯(lián)動(dòng)擺角加工時(shí)機(jī)床主軸頭會(huì)隨著零件外形曲面的波動(dòng)而時(shí)時(shí)變化，以一個(gè)合適的角度進(jìn)行銑削加工，加工過程中的實(shí)際切削為銑刀側(cè)齒加工，這也是與定角行切的主要區(qū)別之一，在設(shè)置時(shí)需要選擇合適的分層加工模式。當(dāng)聯(lián)動(dòng)擺角加工時(shí)，分層方式應(yīng)選為“Byoffset”；定角行切時(shí)，則分層方式為“Bythickness”。另外，設(shè)置“Leavefanningdistance”和“Approachfanningdistance”值時(shí)進(jìn)退適應(yīng)距離應(yīng)盡量大，以便均勻進(jìn)退，實(shí)操中可設(shè)置為500mm。方案一試切對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由試切結(jié)果可知，相比于①號(hào)初始問題件，試切后的②號(hào)零件左端外形曲面得到改善，但其右端外形曲面的優(yōu)化僅依靠方案一還無法完成，并沒有得到如左端外形曲面一樣的改善結(jié)果。a）左端外形曲面b）右端外形曲面圖3

方案一試切對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果3.2方案二：分段編程工藝程序未拆分前的程序刀軌路徑如圖4所示。顯然，初始程序刀軌為1#曲面到2#曲面的整體加工編制模式，刀軌路徑中存在明顯擺角，從而造成五軸聯(lián)動(dòng)加工時(shí)零件表面出現(xiàn)刀痕以及軸向擺紋等。圖4工藝程序未拆分前的程序刀軌路徑圖5、圖6分別為圖4對(duì)應(yīng)的刀軌拆分后的編程路徑。當(dāng)外形曲面整體編制拆分為每個(gè)曲面的獨(dú)立編程時(shí)，顯然刀軸方向在銑削加工過程中不會(huì)出現(xiàn)跳躍性突變，刀軌路徑均勻，刀軸方向固定，銑削出來的外形曲面均勻柔和，表面質(zhì)量?jī)?yōu)異，從而解決了刀痕、擺紋等外觀工藝質(zhì)量問題。圖51#曲面拆分后的程序路徑圖62#曲面拆分后的程序路徑方案二試切對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。由試切結(jié)果可知，相比于初始①號(hào)件和試切②號(hào)件，試切后的③號(hào)零件左、右端外形曲面均得到改善，零件表面光澤度好，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)異，并沒有再出現(xiàn)刀痕、擺紋等工藝質(zhì)量問題。整個(gè)肋框零件的外觀工藝試切試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如圖8所示，其在一定程度上集中展示了此次肋框零件工藝方案優(yōu)化的整個(gè)過程和取得的結(jié)果。不難發(fā)現(xiàn)，③號(hào)試切件對(duì)應(yīng)的優(yōu)化工藝方案最為優(yōu)異，加工出來的零件表面質(zhì)量最好，是理想的工藝方案。a）左端外形曲面b）右端外形曲面圖7

方案二試切對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果04結(jié)束語通過上述肋框零件的外觀工藝方案的優(yōu)化改進(jìn)，將③號(hào)試切件對(duì)應(yīng)的工藝優(yōu)化方案應(yīng)用到公司車間進(jìn)行批量生產(chǎn)