薄壁回转体零件铣削加工方案.doc

薄壁回转体零件铣削加工方案 摘要: 本文概括介绍了薄壁回转体件薄壁回转体件的加工一直是机械加工业的一个难点，因为此类零件刚度很差，加工过程中力变形、热变形比较严重零件的尺寸精度和形位精度难以达到加工要求，废品率高，生产效率很低。进行动力学建模，应用有限元软件ANSYS对薄壁回转体工件进行了分析，数据分析得出在切削薄壁回转体时一定要根据其动力学特性来选择它的切削频率和切削厚度一定要。薄壁回转体件薄壁回转体零件是关键部件，其制造精度是性能的直接因素。1的形状。零件壁厚越薄，或夹紧力越大，其变形也就越大。对要求精度较高的零件，这样的变形就不能满足要求。为解决这种问题，我们采用非常规方法来减少夹持变形的方法，实际使用后，效果较好。 图1 传统加工夹固变形 当零件壁厚很薄，加工外表面时，不用卡爪夹持，可采用真空吸附夹具，其条件是零件没有通孔。夹具结构图如下 图 2夹具结构图 加工内表面时同样采用相同原理，只是由于外形不同而已。 当零件有通孔时，需采用其他方法，如：加工外表面时，将工件放在开缝的夹套中，卡盘的卡爪夹持开缝夹套的外圆，工件不直接接触卡爪，通过夹套的变形来夹紧工件，这样工件的夹持变形可以减小。在可能的条件下，夹套的壁厚可以厚一点。如果加工零件的壁厚很小，可以将三爪改为如图2的摆动爪，仍然用开缝夹套夹持工件，夹持变形可进一步减小。如图3所示 加工内表面时，采用外形与零件内表面相同的辅助体来防止变形。 二、当今薄壁回转体零件基本加工方法 薄壁回转体零件铣削指使用旋转的多刃刀具切削工件，是高效率的加工方法。工作时刀具旋转，工件移动，工件也可以固定，但此时旋转的刀具还必须移动。铣削用的机床有卧式铣床或立式铣床，也有大型的龙门铣床。这些机床可以是普通机床，也可以是数控机床。不同厚度的模态分析不同切削厚度时切削的谐响应分析切削频率和切削厚度动力学特性首先进行动力学建模，然后应用有限元软件ANSYS对薄壁回转体件进行不同厚度的模态分析，并详细分析薄壁回转体在不同厚度时的固有频率的变化关系以及它的合位移等值线图的变化；进行薄壁回转体在不同厚度及不同切削厚度时切削的谐响应分析；薄壁回转体在不同厚度及不同切削频率下的切削实验，从采集到的加速度数据分析固有频率对加工薄壁回转体的振动的影响。由模态分析得出，薄壁件的固有频率与工件的厚度关系最大，随着厚度的增大薄壁回转体的固有频率也随着增大，且增大很快，薄壁件的固有频率与工件的材料与薄壁件的长度也有很大关系。由模态分析得到的合位移等值线图看出，薄壁回转体的各阶的固有频率处的最大变形有很大区别。由谐响应分析可以看出随着切削频率的增大，薄壁回转体的振动位移的幅值也随着增大，在发生共振时共振区间很大，因此在切削时要远离它们的各阶固有频率。从谐响应和正交车铣实验数据分析得出在切削薄壁回转体时一定要根据其动力学特性来选择它的切削频率和切削厚度。薄壁回转体几何尺寸测量 薄壁回转体几何尺寸检测设备的测量任务有如下特点：外廓形测量要求精度与几何厚的测量要求精度有一定差距，但是差距不是很大。虽然几何厚度测量精度要求很高，但是真正反映到设备定位精度要求远低于几何厚度的精度要求。而薄壁回转体外廓形的测量精度直接取决于设备的定位精度，在设备定位精度小于10prn时，对薄壁回转体几何厚度测量基本不造成任何影响。所以，本测量设备不采用粗、精分开的测量工位，使两种测量在一个工位完成。结合测量原理分析和测量任务分析，本测量系统提出了“一次定位，两种测量”的测量方法：即在将薄壁回转体一次装夹之后，便可以完成外廓形和几何厚度两种测量的测量方法。这种方法，不但提高了薄壁回转体几何参数的测量效率，也有效避免了两次 装夹带入的定位误差。再结合测量专用夹具特点，确定薄壁回转体几何尺寸检测设备总体方案如下图所示。 图4 薄壁回转体几何尺寸检测设备总体方案 薄壁回转体几何参数测量设备采用三轴联动系统，水平轴为x轴，竖直轴为Z轴，均直线运动轴。薄壁回转体回转中心所在轴为C轴，为旋转轴，C轴旋向与X、z轴满足右手系规则。设备的机械部分设计为倒T字型结构。薄壁回转体测量专用夹具安装在设备工作台上，薄壁回转体固定在专用夹具内，大端向上。测量钳设计成可双向旋转式结构。 在对薄壁回转体外轮廓行进行测量时，如图4中测量钳位置所示；当要对其几何厚度进行测量时，只需要将测量钳转动180°，即可以进行法向几何厚度测量，如图5所示。此时测量钳按照规划好的等迹线轨迹运动，即可测得对应点的几何厚度值。 图5 薄壁回转体法向几何厚度测量工位 五、总结 通过对各个加工环节的分析，对薄壁回转体零件的加工有了较好的控制，根据薄壁回转体零件自身的特点，在加工前预备阶段和加工过程中以及加工后的检验阶段，都采取了一定的措施来保证加工质量。其间采用的主要方法技术都是比较成熟的，预计可