小直径鼓筒车加工技术探究

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1、小直径鼓筒车加工技术探究　　摘要：小直径鼓筒属于发动机中的关键旋转部件，零件的结构复杂，精度要求高，内部封闭型腔深度较深，空间狭小，由于切削时干涉情况严重，材料切削性能较差，加工的难度大。关键词：小直径鼓筒车；内型面刀具；加工；研究中图分类号：TG51文献标识码：A1概述鼓筒类零件一般具有结构较为复杂、封闭型腔多、精度要求高、技术条件要求严格、零件价值巨大、工艺复杂、加工难度大、制造周期长的特点。尤其是直径尺寸在Φ350mm以下的小直径鼓筒零件，由于其尺寸较小，空间更为狭窄，干涉现象严重，给零件的刀具设计、加工刀轨的规划以

2、及零件的检测增添了难度，对制造技术水平的要求更高。典型的小直径鼓筒类零件，由三级单盘通过电子束焊连接成，材料为GH4169，切削性能差，零件腹板间形成两级封闭的型腔，内腔焊缝位置深度深直径为Φ3XXmm，盘心最小直径仅为Φ9X+0.035mm，零件高度为1XX±0.05mm，零件结构紧凑，型面复杂，技术条件严格，刀具厚度薄、强度低，切削性能差，内腔表面质量难以保证。2零件图纸分析5（1）加工尺寸要求鼓筒组件零件总长尺寸为13X±0.05，最小盘心直径为Φ9X+0.035，深腔焊缝处直径尺寸约为Φ3XXmm，腹板盘心跳动为0

3、.03mm，腹板端面对基准跳动要求为0.05。（2）零件加工难点分析1）零件材料为镍基高温合金GH4169，材料的硬度与强度较高，加工时切削负荷较大，表面加工硬化现象严重，刀具磨损剧烈，刀具寿命明显下降，保证零件的加工精度较为困难。2）零件的直径较小，型面复杂，封闭型腔较深，干涉现象严重。由于空间狭小，为了避免切削时干涉，封闭型面加工刀具的尺寸较小，刀具强度较低，刀具设计的难度较大。腹板盘心最小直径为Φ9X，腹板间最小距仅为18mm，深腔焊缝处直径尺寸约为Φ3XXmm，焊缝车刀厚度要在10mm以下，刀具悬伸距离要大于92m

4、m以上，才能实现加工，切削时刀具震刀严重，加工后零件表面粗糙度较差。3加工难点解决方案（1）零件材料难加工，切削刀片时要选取带有适用于高温合金涂层的机夹刀片，增加刀片的耐磨性，并通过试验确定刀具磨损寿命，根据刀具寿命规划换刀点，保证切削的性能。同时在加工过程中，浇注大量冷却液，降低切削热量，保持良好的切削环境，提高切削效率。5（2）对于零件尺寸较小，刀具与工件干涉情况严重的情况，根据零件实际的图形设计非标刀具，在满足切削的同时尽量提高刀具的强度，减少加工的让刀现象，并按照设计的刀具在计算机中进行模拟验证，保证切削的安全。（

5、3）针对零件内腔焊缝型腔较深，刀具悬深长，运行空间狭小，易产生震纹现象，在设计刀具时，选取切削半径小的刀片进行加工，降低切削力，从而减小刀具切削时的震动，提高零件表面粗超度。4内型面刀具设计方案小直径鼓筒组件内腔型面包括腹板间与深腔底面之间形成的封闭型腔，需要专用的刀具才能到达加工表面，腹板盘心直径分别为Φ9X、Φ1XX，加工时需要分别从一级盘心或三级盘心处进刀，避让开盘心直径仅Φ9X的二级盘，由于腹板间最小距仅为1Xmm，深腔焊缝处直径尺寸约为Φ3XXmm，焊缝车刀厚度要在10mm以下，刀具悬伸距离要大于92mm以上，为

6、了降低刀具震动，刀片切削圆角选择为R0.4的刀片，加上腹板轮毂部位加工需要，设计车盘心、车上下端面的非标刀具，共计4种刀具，并兼顾三级安装边内部型面加工（典型刀具结构见图1）。5数控程序编制5零件腹板及内腔型面的程序，采用刀心编程方式，刀具对刀点选择在刀片圆R中心，每段程序刀具快速移近零件待加工表面，距离表面0.5mm时，以进给速度开始切削，转速一般选定80～100转/分钟，进给速度在0.12mm/转左右，尽量减少刀具空行程的时间，同一把刀尽量去除尽可能多的材料，再调用另一把刀具继续加工，由于所选用的数控立车带有机内对刀装

7、置，对刀的精度足以满足零件半精车的精度要求，所以在加工时无需人为停机测量，对好刀后直接可以调用程序加工。腹板及两侧安装边之间，属于封闭型腔，零件的干涉面较多，加工时无法观察切削情况，编程时需考虑刀片、刀杆的外廓尺寸，刀杆与腹板间留有一定的安全距离，规划好进退刀的轨迹，退刀后刀具远离工件，保证安全。按照设定好的刀具轨迹完成程序的编制，用软件模拟走刀轨迹，检查刀轨的正确与否及刀具与零件的干涉状况，保证实际加工的顺利进行。6零件研制加工试验过程精车零件内腔型面，按照编排好的顺序，调用数控程序进行加工，由于所加工型腔属封闭型面，冷

8、却液无法直接喷到加工表面，刀具磨损的速度较快，加工后的表面质量较差，为了解决该问题，制作了泡沫圆盘，与零件下腹板盘心紧密贴合，在加工时冷却液充满加工型腔，进行切削冷却，刀具寿命大幅提高。结果5按照上述各步骤加工出的小直径鼓筒零件，经检测达到设计的使用要求，验证了编制的数控加工程序正确、合理，选择刀具、切