田曉龍++孟震威++閆峰

摘 要：風(fēng)扇盤是某型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中風(fēng)扇增壓級(jí)單元的核心部件。隨著該零件每年需求數(shù)量的不斷增加，對(duì)該零件車削加工的提效研究也亟待解決。ACE程序作為基于刀心編程方式開發(fā)的新型數(shù)控編程方式，已在多種零件的車削加工中取得了較好的成效，在某型機(jī)風(fēng)扇盤零件的粗加工工序已經(jīng)完成驗(yàn)證，主要從減少空行程，提高刀具加工能力等方面進(jìn)行考慮，而精車加工形成零件最終尺寸，與設(shè)計(jì)相符性直接相關(guān)，不僅要考慮到加工效率，降低操作人員加工差異，更主要的是要從防止零件應(yīng)力變形以及保證尺寸精度等方面進(jìn)行考慮。

關(guān)鍵詞：風(fēng)扇盤；數(shù)控加工；ACE程序

中圖分類號(hào)：TJ760 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.風(fēng)扇盤結(jié)構(gòu)及ACE程序特點(diǎn)

1.1 風(fēng)扇盤零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

風(fēng)扇盤零件是風(fēng)扇增壓級(jí)單元的核心件，尺寸精度及形位公差要求嚴(yán)格，具有較深的封閉內(nèi)腔且懸臂較長(zhǎng)，零件兩側(cè)安裝孔系繁多，尤其是零件的處大型榫槽，零件直徑尺寸較大，一側(cè)端面延伸出85mm長(zhǎng)的飛邊結(jié)構(gòu)，最小厚度僅5mm；零件軸向距離較大，內(nèi)側(cè)具有一懸臂結(jié)構(gòu)，易發(fā)生變形。

1.2 ACE程序的特點(diǎn)

ACE程序是基于傳統(tǒng)的刀心編程加工而提出的新型數(shù)控加工程序，該編程方法針對(duì)于車加工的二維編程，由工藝人員根據(jù)需要引入恒線速度切削、刀具Kr角度規(guī)劃、程序選擇性停止、提升排屑能力和冷卻效果，實(shí)現(xiàn)程序不間斷的變更刀具補(bǔ)償值等功能，達(dá)到提升數(shù)控加工效率、減少人為參與以提升零件加工穩(wěn)定性、提高刀具加工能力節(jié)約加工成本等效果。

主要應(yīng)用技術(shù)包括：

（1）規(guī)劃零件走刀軌跡。ACE程序通過工藝人員將刀具由運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)到最終型面的所有軌跡進(jìn)行規(guī)劃，有效地消除無意義的空走刀軌跡，并可以規(guī)劃不同切深的進(jìn)給速度。

（2）恒線速度切削。恒線速度切削是采用數(shù)控設(shè)備設(shè)定的宏程序，根據(jù)切削零件的徑向尺寸實(shí)時(shí)的對(duì)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)切削過程中被切削部位能夠保持相同的切削線速度，它的提出解決了零件在車削加工中由于徑向尺寸的劇烈變化而導(dǎo)致的主軸功率、切削力等的大幅變化。這種切削方式有利于控制零件變形，尤其對(duì)于盤類零件薄輻板的偏移控制尤為突出。

（3）刀具Kr角度與切削深度。刀具切入被加工零件表面時(shí)，切入深度與刀片垂直被加工面垂線間形成的角度，即為刀具的Kr角度。經(jīng)過試驗(yàn)摸索，當(dāng)Kr角度保持在45°以內(nèi)時(shí)，刀片加工性能較強(qiáng)，壽命較長(zhǎng)，且加工過程平穩(wěn)；當(dāng)角度達(dá)到45°～60°范圍時(shí)，刀具會(huì)因?yàn)榍邢髯枇Φ奶岣叨骨邢髂芰τ兴陆?，且?huì)出現(xiàn)小幅的振刀現(xiàn)象；當(dāng)切削Kr角度超過60°，刀片會(huì)因不能承受過大切削力而發(fā)生強(qiáng)烈的振刀，甚至?xí)霈F(xiàn)悶刀、打刀的現(xiàn)象，除非極特殊情況應(yīng)禁止采用。

（4）程序選擇性停止、提升排屑能力和冷卻效果。ACE程序加工軌跡較長(zhǎng)，需要在加工過程中安排更換刀片等操作，以便操作人員及時(shí)檢查刀具磨損情況并及時(shí)更換刀片。刀片在完成既定加工軌跡后，會(huì)自動(dòng)脫離被切削零件表面，快速運(yùn)動(dòng)至安全位置，通過M00指令使程序段暫停，此時(shí)由操作人員根據(jù)程序提示進(jìn)行檢查刀片或更換刀片的操作，待操作完成后程序繼續(xù)運(yùn)行，刀片移動(dòng)回到被加工零件表面繼續(xù)完成切削。

（5）刀具補(bǔ)償值的寫入。ACE程序?yàn)榱俗畲笙薅鹊販p少人員參與，使零件加工趨于穩(wěn)定，通常程序中僅設(shè)定兩次特定位置測(cè)量，又通過對(duì)數(shù)控設(shè)備的二次開發(fā)，通過簡(jiǎn)單指令完成在程序段不結(jié)束時(shí)對(duì)刀補(bǔ)值的寫入。由于程序的穩(wěn)定性，對(duì)零件加工至最后一次循環(huán)加工時(shí)較精的X向、Z向代表性尺寸進(jìn)行測(cè)量，并寫入刀具補(bǔ)償中，完成最終尺寸的加工。

2.加工過程及程序編制示例

程序編制的一般過程為：繪制零件精車余量圖—選取加工刀具—設(shè)置初始對(duì)刀位置—分配切削深度—規(guī)劃走刀軌跡—設(shè)置測(cè)量點(diǎn)及換刀點(diǎn)—增加刀具補(bǔ)償提示信息—完成ACE程序編制—實(shí)際驗(yàn)證程序—程序存檔—總結(jié)。

以零件第一面精車為例，需完成飛邊部位及軸組件安裝孔一側(cè)懸臂的內(nèi)外表面加工，對(duì)于鈦合金大型面的加工，從加工效率出發(fā)，應(yīng)選取大尺寸球形刀片進(jìn)行，對(duì)于零件第一面止口部位，由于轉(zhuǎn)接凹R尺寸為R2，需要使用R0.8菱形刀片進(jìn)行清根加工。零件切削深度及切削循環(huán)層數(shù)的確定，零件半精加工后剩余余量約為單邊1mm左右，使用刀具為R3球刀片，根據(jù)刀具Kr角度應(yīng)保持在45度以內(nèi)的原則，其切削深度應(yīng)控制在0.88mm以內(nèi)，考慮刀具使用壽命和加工具體情況需要進(jìn)行3次循環(huán)車加工，首層加工需要去除半精車工序的不均余量，故設(shè)定切削深度為不少于單邊0.2mm；中間層為主要切削層，設(shè)定切削深度為單邊0.5mm，在完成測(cè)量后，進(jìn)行最后層的切削，該層切削需要盡量防止應(yīng)力變形的發(fā)生，同時(shí)需要考慮材料特性，切削層過薄不利于材料的剝離，故設(shè)定切削深度為單邊0.3mm。

走刀軌跡的確定，需要考慮到刀具的初始測(cè)量點(diǎn)，初始測(cè)量點(diǎn)相當(dāng)于傳統(tǒng)程序的對(duì)刀點(diǎn)，通過對(duì)特定部位的X軸、Z軸尺寸的校核，確定刀具位置的正確性。首層Z向校正點(diǎn)設(shè)在止口一側(cè)上端面，采用50mm長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀塊進(jìn)行測(cè)定，X向校正點(diǎn)設(shè)定在止口處。在完成每層的切削后進(jìn)行一次退刀操作，操作人員及時(shí)清除鐵屑，檢查刀具磨損情況或更換刀具，測(cè)量零件尺寸等操作。在最后一層切削的開始，需要進(jìn)行零件測(cè)量，調(diào)整最后刀補(bǔ)量。程序需要進(jìn)行3次更換刀具，6次刀具測(cè)量及刀補(bǔ)值的校正。

結(jié)語

在風(fēng)扇盤零件精車加工中使用ACE程序，零件質(zhì)量得到了有效提升，大幅縮短了加工周期，降低了工人的工作強(qiáng)度，為型號(hào)研制和交付需要提供了保障，并有利于平衡生產(chǎn)節(jié)拍，提升工廠的生產(chǎn)能力，節(jié)約生產(chǎn)成本，使其獲得較大的效益。

參考文獻(xiàn)

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