1引言

      殼體零（líng）件見圖（tú）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, 內外錐麵的斜角為0. 677°,總長為（wéi）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傷, 材料為LF6, 其直徑與壁厚（hòu）之比為112∶1, 長度與壁厚之比為305∶1。加工難點: 由於壁薄（báo）, 所（suǒ）以在裝夾和加工（gōng）過程中, 極易產生變形, 很難保證內、外型麵的準確性及壁（bì）厚的均勻（yún）性要（yào）求;由於殼體超長, 所以其剛性及（jí）刀具的安裝剛性差, 在車削時極易發生震顫, 在已加工表麵出現很深的條痕, 使尺（chǐ）寸精度及表麵粗（cū）糙度（dù）下降。

      2　工藝方案

      a. 采用壁厚30mm 的（de）圓筒鍛件, 留工藝夾頭, 長度100mm。

      b. 使用C6025 落地車床, 調整刀架導軌與車床主軸的夾角後, 粗車內（nèi）錐麵, 留5～6mm 餘量。

      c. 時效處理, 消除加工應力。

      d. 在C6025 車床上, 精加工內錐麵（miàn）。

      e. 裝上模胎, 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（jiǎo）度所帶來的問題, 保證合模、退模的順利進行。

      3　殼體加工的工藝措施及分析（xī）

      3. 1　合理選用設備

      內錐麵加工的（de）工藝係統因素（sù）主要為: 夾具、機床（chuáng）、鏜杆（gǎn）和薄壁殼體。開始, 在DuE 800車床上加工內錐麵, 用5 60×1500 的刀杆,試（shì）切時（shí）, 刀杆震（zhèn）顫非常厲害, 振幅（fú）達10mm, 使車削無法進行, 後改為三角型刀杆, 並使刀杆和刀架聯成一體, 以及將刀杆直徑加大, 以增強（qiáng）刀杆的剛性, 試車時稍（shāo）有好轉, 但沒能根本解決問題, 仍無法進行車削加工。經過（guò）分析發現, 要防止震顫, 必須采取改善機床（chuáng）的（de）動態特性及（jí）在切削點附近采取措施, 這其中包（bāo）括有工件的支承、刀（dāo）具的幾何形狀、裝夾及加工時選定的切削深度、進給量、切削（xuē）速度等。而（ér）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（yòng）C6025 落地車床加工內錐麵, 使係（xì）統剛性提高很多, 同時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支承殼體（tǐ）外圓。另外, 由於落地車床主軸和床身是（shì）分體的, 為保證加工出錐體斜度0. 677°,采用百分表和靠模板（bǎn）準確調（diào）整床身與車床主軸的夾角, 並通過試切與計（jì）算, 達到要求（qiú）後, 再將床身固（gù）定好, 並用兩塊百分表對床身進（jìn）行測定, 隨時觀察（chá）斜角的變化, 以保證加工出合格的產品, 見圖2 所示。

      3. 2　製作平衡鏜刀杆

      在車削內錐麵時, 由於懸臂（bì）式支持的刀具, 產生強烈的非阻（zǔ）尼振動, 為此, 我們首先把刀杆直徑加大到5 175mm, 長2600mm, 重460kg , 然後把中間銑成方（fāng）型, 夾在刀架上,使刀杆前後部分的受力（lì）基本平衡, 在試切中大大減少了刀（dāo）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, 對溫度敏感性強, 易變形（xíng）, 在切削力作用（yòng）下, 易產生高溫, 增加材料塑性, 致使（shǐ）切屑底（dǐ）層與刀具前麵摩擦厲害, 因而滯留現象嚴重, 容易產生積屑瘤, 為此選用高速鋼(W1) 刀具, 並（bìng）選用（yòng）大前（qián）角: C= 12°,考慮工件和刀杆的剛性（xìng）差, 采用（yòng）小後角, 當A≤1°時最（zuì）理想（xiǎng）。車內錐孔時（shí）,因轉（zhuǎn）速（sù）是（shì）影響殼體振動的（de）主要因素之一,因此我們采（cǎi）用低速、大走刀來減振。選用參數如下:轉速n= 35. 5～45r/ min切削速度V = 54～60m/ min走刀量S= 18～20mm/ min吃刀深度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　提高表麵粗糙度

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

      3. 5　嚴格控製母線不直度

      殼體（tǐ）圖紙中要求（qiú）母線不（bú）直度必須控製在0. 3mm 以內, 要保證母線不直度, 就要控製加工圓錐麵時產（chǎn）生的雙曲線誤（wù）差, 根據圓錐（zhuī）體形成的原理可知: 通過圓錐體中心的圓錐母線是（shì）一條直線, 如果把一個標準圓錐體（tǐ）離開中心△h 處剖（pōu）開, 其剖麵形狀是雙曲線。因此, 如果當車刀裝得高於或低於中心△h, 並且運動軌跡為直線, 則車出的母線變成了雙曲（qǔ）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（qǔ）線方程, 也就是r 在y 軸方向的變（biàn）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（shì）直線方程, 即當車刀對（duì）準（zhǔn）中心 ( △h= 0) 時, r 在y 軸方（fāng）向按直線規律（lǜ）變化,這時車出的是標（biāo）準圓（yuán）錐體。然而, 由於振動以及主切削力的作用, 容易使刀尖低於工件中（zhōng）心而紮進工件裏, 使表麵粗糙（cāo）度、尺寸（cùn）精（jīng）度及壁厚的均勻程度都受到影（yǐng）響, 我們希望（wàng）刀尖要稍高於工件的中心, 但（dàn）刀具能高於中心的尺寸（cùn）為多少才（cái）能保證母線不直度不超過0. 3mm, 通過實踐, 我們將刀尖高於工件中心1mm, 這樣即保證了母（mǔ）線不直度, 又防止（zhǐ）了紮刀現象（xiàng）。

      3. 6　自製仿型裝置

      加工外錐麵時, 工（gōng）件已裝在模胎上, 采用徑向定位, 軸向夾緊（jǐn）的方式, 使工件變形（xíng）最小, 為保證外錐麵斜角0. 677°,我們對DuE800 普（pǔ）通車床進行了改造, 自製機械仿型裝置即拆除中拖板絲杠5, 通過配重3, 滾輪2 將中拖板4 與錐度靠模（mó）1 接觸, 使床鞍進給時, 刀架按一定斜度運（yùn）動, 如圖（tú）5 所示。

      配重的作用是保證（zhèng）在切削（xuē）過程（chéng）中, 滾輪（lún）始（shǐ）終與靠模板接觸並保持（chí）勻（yún）速運（yùn）動。配重的重量不夠, 導致滾輪與靠模板分開; 過重（chóng）, 則會出現斷續爬行, 使錐麵無法加工。因此, 配重（chóng）的重量應能克服刀架作縱向運動時的（de）摩（mó）擦力。

      根據公式: 摩擦力F= f·N

      f—摩（mó）擦係數;

      N —正壓力。

      經過計算, 再通過進行幾次（cì）試車（chē）( 因有拖板導軌的磨損及潤（rùn）滑等（děng）因素) , 選擇出合適（shì）的重（chóng）量（liàng）為60kg 

      3. 7　外錐麵（miàn）加工工（gōng）裝

      將加工好（hǎo）內錐麵的工件套在專（zhuān）用模胎上, 見圖6, 模（mó）胎外徑與殼體內徑相貼合（hé）, 間隙（xì）在0. 05mm 以內（nèi）, 兩端裝上堵盤, 並用鎖緊螺母夾緊, 這樣采用徑向定位, 軸向夾緊的定位方式, 解決了徑向剛性差的問（wèn）題, 並用殼（ké）體已加工好的內錐麵定位, 使加工出（chū）的外錐麵（miàn）與（yǔ）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求。

      3. 8　解（jiě）決（jué）自（zì）鎖角度的退模問題

      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來, 我們在模胎上加縱向槽, 並在其大端加（jiā）墊圈, 在殼（ké）體與模胎之間（jiān）加滑石粉, 並用螺母壓擋圈來推動（dòng）殼體退出, 從而順利實現退模。

      3. 9　加工結果與實測數（shù）據

      第（dì）一批殼體共加工9 件（jiàn）, 大（dà）端內、外徑公差均控製在0. 2mm 內, 斜（xié）角誤差控製在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（jun1）勻程度小於0. 25mm, 完（wán）全達到並超過圖紙的要求( 原焊接結構的母線不直度（dù）為2～3mm) 。

      測量方向見圖7, 實測數據見表1。

      4結束語

      用C6025 落（luò）地車床, 調整刀架（jià）導軌和（hé）主軸夾角（jiǎo）, 用平（píng）衡刀杆加工內錐麵是可行的。先粗車內錐（zhuī）麵, 人工時效消除內應力, 再精車（chē）內錐麵, 可減少殼體的加工變（biàn）形及提高加工精（jīng）度的穩定性。在DuE800 車床上, 用（yòng）固（gù）定模胎, 采用徑向（xiàng）定（dìng）位、軸向（xiàng）夾緊的方式, 用機械仿形裝置（zhì）車（chē）削外錐麵是成（chéng）功的。通過以上措施, 加工出了合格的產品, 經試驗已證明, 完全滿足總體（tǐ）設計要求。