基于 NX某机匣零件数控铣加工的实际应用

    1  前言

    随现代发动机技术的快速发展，对发动机上的零件的性能相应有了更高的要求，零件的结构相应的变得复杂，同时加工制造的难度也大大增加，传统的机械制造方法已经难以满足要求，随着CAD/CAM技术的不断提高，数控加工技术在国内外的机械制造业尤其是航空制造业中已得到了广泛的重视和应用。黎明公司为了提高制造技术水平，引进NX软件作为CAD/CAM的平台，依靠自己的技术力量，独立完成了某型机结构复杂的机匣类零件的研制任务。

    2 零件工艺性分析

    零件工艺性分析是指对零件工程图纸信息进行的分析，根据组成零件的各特征元素（如形状、精度、材料等）为依据，按照高质量、高效率、低成本的原则，选择合适的加工设备、有效的加工刀具，以及安全、可靠的工艺装备，确定合理的工艺参数、优化的工艺路线，从而获得最佳的加工工艺方案,最终满足零件工程图纸和有关技术文件的要求。在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响。

    我们以某一实际加工机匣为例，结合数控工艺和NX软件铣加工的特点， 此机匣属于整体环形机匣，毛坯为整体锻件，完全靠机械加工的手段加工成型。材料为高温合金，硬度在 (40 – 45 HRC)之间，在加工中存在冷作硬化现象。壁厚较薄，零件容易变形，型腔壁厚为1.21mm结构较复杂，安装座较多，形状不规则，需五轴联动加工。此零件的部分设计图见图1。
 

图1

    3 零件加工工艺路线的制定

    通过分析零件设计图,熟悉了零件结构及技术要求,根据零件的工艺特点,确定加工方法,  选择加工设备,划分加工工序，编制工艺规程。在数控机床上加工零件，工序可以比较集中,一次装夹应尽可能完成全部工序。与普通机床加工相比，数控加工工序加工工序划分有其自己的特点， 要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。上述零件的工艺路线安排如下。

0工序  毛料图表
5工序  粗车前端基准
10工序  粗车后端
15工序  镗定位孔
20工序  粗铣外形及凸台
25工序  修基准
30工序  半精车大端型面
35工序  半精车小端型面
40工序  精铣外形及凸台
45工序  修基准
50工序  精车大端型面
55工序  精车小端型面
60工序  钻各凸台孔
65工序  荧光检查
70工序  清洗
75工序  最终检验

    4 零件加工工序解决的加工难点

    通过工艺分析和加工工艺路线的制定，这个零件的铣加工难点集中在以下几个方面：

    a、此机匣采用高温合金材料，属于难加工航空材料，材料硬度为HRC 42 ，既硬又艮，在加工中存在严重的冷作硬化现象，刀具磨损严重，采用常规切削方式，很难加工，再加上此机匣毛坯采用整体锻件结构，加工余量非常之大，更增加了加工的难度。针对以上特点，我们采用了插铣加工方式，虽然数控编程的难度较大，但是加工方法却很有效，加工效率也较高。

    B、此机匣属于薄壁机匣，机匣壁厚尺寸仅为1.2+/-0.1，零件在加工中极易产生变形，造成零件壁厚尺寸超差，因此减小零件变形，保证壁厚尺寸合格是我们面对的一大难题。根据加工高温合金材料，刀具磨损较快的特点，按照零件的结构特点，将零件型面分成12个区域，采用对点加工方式进行零件外形面的铣加工，这样可以均匀的去除零件表面余量，减小零件的变形，又容易保证零件壁厚尺寸合格。

    5 刀具和切削参数选择及优化

    针对粗铣时余量较大这一特点，应尽可能选直径较粗的端铣刀。要保证一次铣削面积尽可能大，不宜频繁换刀，否则将得不偿失。同时还要考虑到所使用的刀具要尽量靠到刀具商提供的标准刀具系列中去，如果是非标设计，那么由于设计费较高，导致刀具的购入成本提高，使得产品的生产成本提高，刀具的种类也愈少愈好。
精铣是外型面加工的最后一道工序，应符合设计图纸尺寸，并且要保证零件的光洁度，因此，主要考虑使用带R的成型铣刀。此外，精铣有大量的清根程序，使得刀具直径比较小。受上述各种条件制约，精铣中多选用整体硬质合金铣刀。

    切削速度的选择主要取决于被加工工件的材料硬......More↓↓↓