超大薄板精密机械加工工艺探讨

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摘要：机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，是工人进行加工的一个依据。机械产品的性能，特别是它的可靠性和耐久性，在很大程度上取决于加工工艺技术的合理性；正确的加工工艺才能确保产品质量、保证产品使用性能。

关键词：机械加工工艺；消除应力处理；装卡找正；基准面

中图分类号：TG52 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0050-02

机械制造业的发展水平是国家工业化程度的主要标志之一，机械加工水平的高低是影响其发展的重要因素，选择合适的加工方法，合理安排加工顺序，降低加工成本的同时确保加工精度。在工件加工的整个过程中，各个环节对技术的要求是各不相同的，合理制定机械加工工艺值得研究探讨。机械加工中，超大薄板加工、细长轴加工等都是比较典型的加工难题，需要制定正确的加工工艺，才能保证产品最终质量合格。

以外形尺寸为3200×1800×30、材料为304不锈钢板的精密机械加工工艺为例进行探讨。

成品技术要求：两大面的表面粗糙度要求均为Ra1.6，大面最终平面度要求为0.4。零件特征为超大超重薄板工件，且表面结构有较高的质量要求。其工艺包括零件的毛坯准备、机床上装卡找正、加工顺序、刀具调整与接刀等多道工序，还有成品半成品吊装搬运与放置等事项，每道工序都会影响到零件的加工质量，在实际生产加工中都须予以重视。

1 原材料准备

原材料（毛坯）准备是把握零件质量的首关，须执行不合格原材料（毛坯）不投产的规定。零件加工前必须对原材料进行确认，材料要求为304不锈钢，采购的钢板必须附带有效的、可追溯的材质证明；原材料切割下料后需校正平面度（可通过滚压整形等方法），令平面度≤1.6；毛坯应先粗加工出非精密要求的轮廓，减少后加工的加工应力，并可避免后加工影响大板的平面度及表面精度；粗加工后做消除应力处理（消除原材料轧制应力、热切割应力、矫形应力等），一般选择热处理方法（去应力热处理以随机自动记录数据曲线作为质量保证），消除应力时，应采取保持校正平面度的技术措施；粗加工并热处理后的毛坯自由放置在加工机床的工作台上（或等同）检测精度和加工余量进行确认。

2 大板的装卡与找正

大板的装卡与找正是大板加工精度保证的重要环节，装卡的每个步骤都很关键，装卡的方法、顺序直接影响大板最终的加工精度。装夹时必须夹死，防止工件在切削力、重力、惯性力等的作用下发生移位或晃动，以免破坏工件的定位。

具体步骤是：采用自由放置垫实压紧的装卡方法，令装卡变形≤0.02，基准面找正精度≤0.035/1000。设定装卡压紧点不少于5×12=60点，在大板上均匀排布；大板下方对应每个压紧点的地方都有一个支撑点，可微调，即上压紧点正对下支撑点，需制作适用的工装卡具。每次装卡前，先对工装的支撑点预先找正，令全部支撑点的上平面在平行于工作台面的同一平面内，允差≤0.02（可用机床打表测量）。大板自由放置于工装支撑点上，纵横对正、垫实压紧，从中间开始逐次向两端两边对称进行；每个点的垫实压紧操作均在最靠近压点的地方架百分表，调整零位，然后进行垫实压紧，令压紧后百分表仍保持在零位为合格。大板加工过程中遇铣刀与压点相碰，则解除压点，待铣刀通过后补上压点，操作方法同上（视具体情况释放下支撑）。平面铣削完成后，松开所有压点，检测并记录全部压点平面度值，掌握铣削过程中应力变形规律和趋势，为后续找正赶偏差提供参考。

3 大板的加工

大板的加工是决定成品合格的关键环节，须选择合理的加工顺序，把粗加工和精加工分开，经济作业，一次预基准，两次成品面。毛坯上机床装卡找正后，预加工一个面（见光或稍有黑皮）作为二次装卡的基准面。工件翻身装卡（预基准面朝下），将上面加工成成品；工件再翻身装卡（已成品面朝下作为基准面），将上面加工成成品，且最终厚度合格。若加工量过大，则应均布分加工量或再增加一次预基准面加工（即多翻身一次）。加工量对生产效率加工质量都有很大影响；加工量过大，不但增加机械加工的劳动量，使最耐磨的表面金属层被切除，降低了生产效率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本；加工量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，结果生产的是废品。其选取原则应该是在保证质量的前提下，使加工量尽可能小，减小切削加工的内应力，提高工件的加工精度和表面粗糙度。

4 加工刀具及切削参数

加工刀具选用端铣刀Φ250-GB5342（或Φ125-GB5342）。由于大板平面最终为精密平面，必须采用垂直铣削法，不能采用倾斜铣削法。调整主轴与工作台垂直，偏差≤0.03/250，主轴端面圆跳动量≤0.01，主轴径向圆跳动量≤0.01。调整阶梯交错密齿端铣刀的所有精光齿在径向半径比半精切齿半径小0.5，在轴向精光齿比半精切齿高0.3，走刀方向为横向。接刀时，最少接刀交插≥1.5。

切削参数：吃刀深度ap=1～2mm；每齿进给量af=0.05～0.2mm/Z；切削速度v=160mm～200mm/min（Φ250、204～255r/min）。

5 成品半成品吊装搬运与放置

成品半成品吊装必须有可靠的对成品面防护措施和防止吊装变形措施。可在工件侧面中部吊装，忌在工件端部吊装；吊装翻身必须下衬软物缓落，忌硬碰硬装。放置时，应制备专用的工位器具放置工件，使工件在约15°范围稳妥侧立，避免平放时底面不平引起的重力变形。工件搬运时，最好同工位器具一起搬运，避免搬运变形与碰撞。成品的搬运与放置须格外注意，严格执行相关的规定，否则会前功尽弃。

6 工件的质检与质保

加工成品面的质量检验，在铣削完毕并松开全部压点（工件处于自由状态），于机床工作台面上进行。检测的项目有：平面度、粗糙度、厚度，记录各压点实测数据。材质以材质证明验证或复检化验单作为质量保证，去应力热处理以随机自动记录曲线作为质量保证，成品以检验记录作为质量保证，工位器具以设计图样和实测精度记录作为质量保证。在质量保证可靠有效的前提下，可忽略因后续加工、吊装搬运放置、温差和加工应力所引起的变形。各项质检数据及质保证明均是成品零件合格的有效证明。

7 结语

机械加工过程中，产生误差、影响质量是不可避免的，只有对其采取相应的预防措施尽可能地避免或减少加工误差，才能有效提高机加工的精度和质量。超大薄板加工工艺流程主要包括：选材装卡找正铣削加工质量检测成品包装。需要注意的是：原材料需消除应力处理，装卡时控制好装卡变形，加工时掌握好加工顺序和切削参数，检测手段要正确，成品包装要注意防护。对于超大薄板精密机械加工要进行缜密的工艺探讨，加工部门和加工人员应严格执行已定加工工艺，方可减低生产成本，保证产品的加工最终合格。

参考文献

[1] 杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2] 王新生.关于机械加工工艺技术的探讨[J].科技风，2010，1.

[3] 李岩.机械加工质量控制技术研究[J].科技创新与应用，2012，7.

[4] 成大先.机械设计手册.（第一卷）[M].北京：化学工业出版社，2007.

作者简介：李亮生（1984-），男，江西九江人，东莞宏威数码机械有限公司工程师，研究方向：机械设计制造。