3-31 叠环加工技术

杜文浩 岳晓斌 曾孝云

　　由多个带槽叠环交错组合而成具有内外抛物型面的结构件中，每个环的内外型面上沿圆周均布数十条径向直槽，给叠环的优质高效加工带来困难。主要体现在3个方面：(1) 内外抛物型曲面的组合加工；(2) 组件内外槽的组合刻槽加工；(3) 各组成环的错位焊接。

　　实际加工过程中，为保证加工成形后内外型面是连续曲面，先将组件的各组成环分别进行粗加工，再将前后叠环组分别分组粗精加工内外曲面。组合加工时，先利用叠合芯轴定位用车内型面压板、螺钉压紧工件，粗精车内型面。内型面加工成形后，为保证定位，先装车外型面压板、螺钉，然后再卸掉车内型面压板、螺钉，粗精车外型面。在加工中，工件采用立式装夹，装夹状态好，其自重不会造成各组成环的相互错位，且安装找正方便。为将内外槽加工成形，摒弃了加工效率低、加工质量不稳定的插削加工方法。外槽加工是在数控卧式铣床上进行的，刀具选用的是成形的凸半圆铣刀。但由于破片槽为径向圆周均布，为了实现切削，铣刀的对称面必须通过工件的回转轴线。所以必须采用专用的加长刀杆，受工件尺寸影响，刀杆悬伸量较大，有160mm，刚性较弱。铣削时为了减小刀杆颤振的影响，刀具转数和进给量都不宜选择过大，不能够完全体现该种加工方式的优越性。后改用角度铣头，改变了刀具与工件的相对位置，如图1所示，很好地解决了上述难题，使得加工效率进一步提高。与外槽铣削类似，内槽铣削同样具有很大的优越性。但受工件内腔尺寸的局限，内槽铣削动力头的设计难度很大。

　　在内槽铣削动力头还没有设计定型时，替代插削加工的是数控电火花加工。即在数控电火花机床上，利用成形电极将各条破片槽逐一加工到位。这种加工方式的理论加工效率也很高。在实际加工中，工件找正、手工分度、放油、电极修整等辅助时间太长，使实际加工远远大于理论加工时间。尤其是成形电极易损耗，且修整后又必须重新安装找正，耗时最多。后来由于引进了直角减速器，使得内槽铣削动力头得以研制成功，这样内槽铣削后也改在了立式加工中心上进行。整个铣削装置与机床主轴相联，机床动力通过传动轴、直角减速器，直接驱动专用锯片铣刀进行内槽铣削加工。整个铣削装置体积小、结构紧凑、运转平稳，能够传递铣削必需的扭矩，并且不会与工件的内腔发生尺寸干涉。这样，内外槽的加工效率基本相当，很好地保证了整套产品的加工进度。叠环组件的焊接为贴合面处圆周均布6处塞焊。即在数控铣加工外槽后，拆开叠环成散件，用组合工装将各相邻叠环圆周方向错开2°再次组合，组合后不拆卸工装，在贴合面处钻6处均布塞焊孔，然后氩弧焊塞焊成型，最后拆掉工装,叠环组成型。通过上述工艺措施，很好地解决了叠环加工中遇到的一些困难，有效地控制了产品的加工周期，确保了产品的加工质量。