作為ZL28成型機組上的重要零件,支板薄且長,精度高,易變形,多處公差要求控制在0.02毫米(含)內。河南許昌煙機公司通過跨部門合作的方式,優化加工工藝,實行對稱銑切,成功攻克了薄壁、異形類零件的加工難題,支板零件合格率達到100%。
許昌煙機生產技術部與機加車間圍繞箱體柔性線、螺紋磨床等關鍵設備使用中遇到的技術難題和如何推進智能制造等工作進行深入探討。杜鵑鵑攝
支板零件是許昌煙草機械有限責任公司ZL28高速濾棒成型機組上的重要零件。該零件原材料是超硬鋁,兩處由內外圓弧相交形成的曲面酷似山羊的角,因此又被形象地稱為“羊角”。整個零件又薄又長,最薄處不足1毫米,屬于典型的薄壁、異形類零件。
薄壁零件致命的弱點是加工極易變形。對于“羊角”這個零件,引起變形的因素無外乎兩點:一方面,零件材料去除率高達90%以上,去除量大;另一方面,薄壁異形類零件形狀不規則,裝夾難度大。
要生產出合格支板零件、圓滿完成生產任務,需要較高的工藝技術和加工水平。今年2月底,許昌煙機公司組織生產技術部、機加車間技術骨干,開展了跨部門聯合攻關。
優化加工工藝是前提。生產技術部副主任工程師孫萬杰根據零件精度高、極易變形的特點,對工藝規程進行“拆分”:不僅按傳統方法分成粗加工、半精加工、精加工“三步走”,還細化機械加工工序,增加工藝草圖,從加工部位、余量等方面具體指導生產,防止零件加工變形。同時,他還根據材料去除量大的特點,設計了幾道穩定處理工序,以消除零件加工過程中產生的內應力,進而穩定加工質量。
選擇適用的加工方法是關鍵。許昌煙機公司將加工任務交給了加工經驗豐富、酷愛鉆研的高級技師朱潤濤。
裝夾問題是加工零件首先要解決的問題。裝夾如此高精度、極易變形的重要零件,沒有經驗可供借鑒,只能自主摸索。朱潤濤仔細研讀圖紙,熟讀工藝規程。從毛坯到成品,零件每一個階段“長”什么樣,他都爛熟于心。在此基礎上,他制作專用工裝,避免加工過程中出現干涉現象,盡可能一次裝夾多個結構;使用精密虎鉗裝夾,確保定位精準、裝夾穩固,并盡可能降低加工成本;巧妙利用五軸加工中心立臥轉換等先進的功能,盡量減少因裝夾頻繁帶來的加工精度降低問題,提高加工的質量和效率。
裝夾問題搞定,接下來就是加工。
五軸加工中心加工零件,主要方式是銑削,不同零件所用的銑削方法也不相同。支板零件壁太薄,特別是內外圓弧面相交構成的兩只“角”,最薄處不足1毫米,需要用刀具銑削成形,選擇科學適用的銑削方法很重要。
朱潤濤在摸索銑削“羊角”的最佳方式時,頗費了一番周折,僅僅是加工參數的摸索,就用了一天時間。他根據加工時工件發出的聲音、機床振動等情況,判斷切削參數是否合適,小心翼翼地試驗著各個數據。如果找不到合理的切削參數,比如吃刀量、進給量、切削速度等,零件的加工就無從談起。
參數找到后,如何切削又是一個難題。加工階段不同,切削方法也不同。最難的是精加工階段,雖然在半精加工階段就預留好了加工余量、工藝搭子,但在第一刀試切時,零件還是出現了波浪一樣的振紋。薄壁零件出現振紋絕不僅僅是粗糙度差的問題,更是精度超差的前兆。如果平行度、對稱度等各項精度無法保證,零件加工出來就是廢品。
朱潤濤動腦筋想辦法,先用銑刀“吃”進0.05毫米,把一只“角”的內外圓弧面銑了一遍,再按照同樣的方法處理另一只“角”。加工完畢,測量時發現,兩只“角”的大小竟然不一樣——相差0.03毫米,超出了0.02毫米的公差范圍。進一步分析發現,兩只“角”的加工存在時間差,造成公差偏大。
看來常規的路走不通,朱潤濤決定另辟蹊徑。既然時間差影響加工效果,那么同時加工兩只“角”呢?他嘗試采用對稱式加工,即左右輪流加工,也就是左邊“吃”進一刀,接著右邊也“吃”進一刀,這樣左右兩邊加工和等待的時間相同。試切后測量,兩只“角”的大小相同,終于找到了正確的銑削方法!
首件零件加工好了,朱潤濤再次測量。測量結果出乎意料:零件的各項公差均在0.02毫米以內,精度高于圖紙所標注的公差范圍。成功了!
前不久,按照新工藝規程和加工方法生產的3件支板零件以100%的合格率通過質檢,順利入庫。
支板零件加工難題的解決,為異形薄壁零件的加工提供了新思路、新方法,特別是為防止機械加工變形提供了科學有效的方法。
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