1研究目標

　　以盤軸一體結構零件為載體，利用公司新引進的WFL—M65車銑復合加工設備，開展盤軸一體化復雜結構零件的高效車銑復合加工數控技術研究和加工驗證，掌握車銑復合加工設備的功能特點、零件加工工藝和復合數控編程技術。實現一次裝夾，完成車、銑、鉆、擴、鉸加工和一次成形，大幅度地提高零件加工質量和加工效率。

　　1.1 零件類型

　　盤軸一體結構零件是將原盤與前軸頸合為一體的典型的復雜零件，是發動機中的關鍵件和重要承力件，材料為TC17，零件結構復雜、尺寸精度高、特別是軸頸錐壁與輪盤的輻板形成了半封閉深型腔結構，徑向深度達75mm，敞開性極差，加工中進退刀極其困難，需要多把刀具轉接才能完成加工。軸頸錐壁處最小壁厚僅為2.8mm，容易產生加工變形，給切削加工造成極大困難，加工質量不易保證。

　　1.2 預期達到的技術指標

　　通過盤軸一體結構零件高效車銑復合加工技術研究，掌握復雜零件的復合加工技術、復合編程技術，提升公司制造水平，加工后的零件內孔配合尺寸ф396.2H7（+0.057）、跳動0.015；配合尺寸ф401.5 H7（+0.063）、垂直度0.01；軸頸錐面壁厚2.76+0.1；3.2+0.1；端面基準○B平面度0.015等尺寸及技術條件滿足設計圖紙要求。填補公司盤軸一體化零件復合加工技術空白。

2攻關試驗

　　2.1數控加工工藝方案的制定

　　2.1.1 數控工藝路線規劃

　　盤軸一體結構零件毛坯采用模鍛件，熱處理狀態：固熔+時效，HB≥388。通過對零件進行結構和工藝性分析，考慮到零件的特殊結構及材料的加工特點等因素，將原加工工藝路線進行了全新的優化設計，通過采用車銑復合加工設備，實現了車、銑、鉆、擴、較一次裝夾加工成型。新工藝將原來的工序進行了集成和合并，將原來24道工序合并成4道工序，共優化減少了20道工序，極大地縮短了加工周期，減少了零件的周轉。

　　2.2數控刀具結構及刀具材料的選擇

　　盤軸一體結構零件由于其特殊的深腔結構，且從超聲波探傷到成品有較大的加工余量，半封閉深腔加工中走刀困難，加工過程中刀具與零件容易產生碰撞，因此刀具結構設計成為關鍵，同時零件加工采用了臥式車銑復合加工中心，在進行刀具結構設計時要充分考慮機床接口和刀具的可達性，考慮到設備的特點和內部功能，高壓內冷結構刀具屬于首選方案。根據以往加工經驗，最終確定的刀具方案。

　　2.3專用工裝的結構設計

　　由于零件粗加工的剛性相對較好，可直接采用四爪卡盤徑向夾緊。精加工時考慮到零件的薄壁結構，為減少加工變形，必須采用專用夾具，實現軸向定位、壓緊的方式，完成零件安裝定位和加工，并盡量使定位基準和設計基準重合，通過一次裝夾、互為基準加找正的方法保證零件的兩側內外表面的形位公差要求，夾具的壓緊力的作用點應與定位面保持一致。

　　2.4 數控加工中出現的問題及改進措施

　　2.4.1 深腔型面加工：

　　⑴冷卻和排屑

　　零件的深腔在加工時冷卻和排屑十分困難，冷卻困難導致刀片快速磨損，引起切削失效；排屑困難導致切削纏繞刀柄，而過多纏繞形成的積屑瘤如果參與切削，容易使零件表面形成嚴重缺陷，所以深腔加工的關鍵就是冷卻和排屑。為了解決這一難題，主要在兩個方面進行了加工試驗，第一是使用超高壓內冷刀具，300bar的冷卻壓力使切削液順利的噴射到刀具的前刀面上，完成冷卻的功能；第二是試驗切削參數，在切削深度和進給量上進行調整，試驗出當切削深度為0.25mm、進給量為0.15mm/轉時，形成的切屑呈碎鱗片狀，這就使切削能夠順利的進行，刀片的磨損也大大降低。

　　⑵深腔型面車加工容易產生碰撞和打刀

　　深腔型面加工其刀具結構、走刀路線、切削用量的選擇對保證加工質量非常重要，必須確定合理的走刀軌跡、優化進刀方式。在加工深腔型面時，為避免刀具與輻板處尺寸R51發生刮碰，采用圓弧進刀，保證了接刀處的平滑轉接；采用由盤心端面推向深腔的走刀軌跡，即保證了刀具的強度，又適當的提高了切削的效率。

　　2.4.2 基準面加工：

　　盤軸一體結構零件前后兩側配合止口和端面是零件重要的基準面，前后端面的平面度和平行度均為0.013mm，前后配合止口的跳動要求為0.015mm；為了保證加工質量，工藝上應將前后基準安排在一個工位上進行加工，而在加工時，夾具和零件的裝夾需要講究技巧。安裝夾具時，先將夾具基準端面和花盤端面修整平滑；安裝聯接螺栓時先進行預擰緊，擰緊力適中，當夾具找正后，進行兩兩對點漸進壓緊，同時觀察外圓的跳動，避免由于一點用力過大導致已找正的平面出現異常。零件安裝時，同樣采用漸進壓緊方式，避免產生壓痕和零件壓緊變形。

　　2.4.3 數控鏜孔加工中需注意的問題

　　軸頸端內孔公差位0.1mm，但由于加工距離較長，加工時容易產生錐度，所以必須選擇剛性好并且鋒利的刀具，同時在切削用量上嚴格控制。如上所述的T3刀具，刀尖圓角為R0.4，刀片楔角55度，既滿足了刀具鋒利的要求，也滿足了強度要求。在實際加工中，零件直徑在長度方向的變化量僅為0.01mm，保證了設計的要求。

　　2.4.4其他難點問題和解決措施

　　零件在加工內孔時，采用R0.8規格鏜孔刀片切削產生振紋，經過分析，其原因是刀具圓角過大，切削時零件與刀具的接觸面積過大，從而產生了較大的切削力，經研究論證，將原刀片更換為刀尖圓角為R0.4的刀片，解決了加工中的振刀問題。

結語

　　經過對兩件盤軸一體結構零件的車銑復合加工，零件的尺寸、技術條件和表面粗糙度滿足設計要求，車加工開發了機床高壓內冷、在線測量等8項機床功能，零件車加工效率比原來提高3倍左右。