燃烧室前端机匣铣加工工艺研究

　　3.2.1 外型铣粗加工工艺优化
　　方案一：外型铣粗加工改进：由于车间五轴机床数量有限，故增加粗铣加工工艺，在三坐标加工中心上使用盘铣刀进行粗加工，去除大余量，如图8、图9所示。
　　编程方法在NX CAM中的采用固定轴曲面轮廓铣[2]，驱动方法可以采用曲线驱动方法，根据零件结构构建驱动曲线，刀具轴设置为Z轴，投影矢量定义为朝向零件轴线。在切削参数设置多层切削，逐层切除零件上一定体积的材料。
　　方案二：有五轴机床且可重型切削时可采取以下加工方法进行粗加工。
　　外型凸台间粗加工可采用插钻方式进行加工，插式加工也称钻铣加工或直捣式加工，这是材料去除率最高的铣加工方法。为获得最佳的稳定性，采用较短的可转位钻头。编程方法采用NX CAM中的固定轴曲面轮廓铣，使用曲线驱动，驱动曲线垂直于零件表面的辅助线，利用零件表面偏置检测面来确定加工深度，刀具轴设置为与辅助线一致，如图10a。
　　零件上下两层凸台间采用层铣加工方式，可采用陶瓷刀具高效去除余量，根据零件结构确定刀具直径，尽可能采用一次走刀去除最大余量，避免往返走刀，减少刀具路线长度，可以有效缩短加工时间。编程方法采用可变轴曲面轮廓铣，驱动方法可以采用曲线驱动方法，刀具轴设置为垂直于零件，投射矢量为垂直于驱动，切削参数设置多层切削，如图10b。图11为零件加工效果图。
　　（a）插钻方式进行加工 （b）层铣加工
        3.2.2 外型精加工优化
　　加工外型凸台间型面时球头刀加工路线长，为提高效率采用普通端铣刀替代球头刀，刀尖R应与零件凸台根部一致。合理规划路径，减少空走刀，尽量缩轨迹长度。对于空间曲面和变斜角轮廓外形加工，在保证不干涉和工件不被过切的前提下，无论是曲面粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀或圆角刀加工，如图12。
　　（1）优化加工路线，如图15所示。编程方法采用可变轴曲面轮廓铣，驱动方法采用曲线驱动，刀具轴设置为垂直零件和投射矢量为垂直于驱动，如图13。
　　（2）采用直径20陶瓷刀具对凸台周边进行加工，转速8000转，走刀量1000毫米/分，加工效率是硬质合金刀具的4倍。编程方法采用可变轴曲面轮廓铣，驱动方法为曲面驱动，刀具轴设置为垂直于凸台上表面，如图14。
　　3.2.3 内型铣加工工艺优化
　　内型T型槽型面与机匣轴线成约24度的斜角，粗加工采用插铣方式，选用大进给铣刀。
　　编程方法采用固定轴曲面轮廓铣，驱动方法为区域驱动方法，刀轴设置为Z轴正向。切削模式为单向，步进长度设定为2-3毫米，如图15。
　　3.2.4 内型环槽加工工艺优化
　　新工艺在三坐标加工中心上使用锥度与零件表面一致的盘铣刀去除大部分内型环槽的余量，并进行部分可达表面的精加工，如图16。
　　其后对未加工到的区域在五坐标加工中心上使用球头刀对环槽底部及两侧进行精加工和清根。采用长刀柄加延长杆在摆头-转台五轴机床上加工环形槽两侧上端，保证零件最终尺寸，如图17。若通过双摆头五轴机床，上述精加工可采用一把铣刀直接加工到位，效率会更高。
　　4 结束语
　　经过工艺优化，该机匣加工时间由180小时缩短至90小时，效率提升一倍，且降低了对五轴机床的依赖。提升了排产加工的柔性和设备的利用率，进而降低了生产成本。
　　机匣加工选用合适的机床、刀具、同时结合编程软件编制合理的加工程序，可以有效的提升该类零件的加工效率。经过此次工艺优化，我们得出下述技术结论：
　　加工方案和机床选择：考察企业机床类型、数量和特性，在充分研究精度和排产的情况下，不盲目追求一次装夹和高端机床。根据机匣被加工区域的特点选用机床，合理安排粗精加工，思路为使用三轴加工中心去除余量，五轴加工中心进行精加工，但不局限，适用为重。
　　刀具选择：充分考虑被加工区域的形状特征，选取刀具时，使刀具的尺寸与被加工表面的尺寸相适应，根据设备的功率和工件的加工尺寸尽量选择较大直径的刀具。球头刀仅出现在清根等其他高效刀具无法完成的加工区域。
　　编程方法：根据被加工区域的特征制定刀具轨迹，尽量采用走刀路线短的高效加工程序进行加工。
　　此机匣的工艺优化效果较为明显，可作为同类机匣加工工艺设计时的参考。
　　参考文献
　　[1]王先逵.机械加工工艺手册（工艺基础卷）[M].北京：机械工业出版社，2006.
　　[2]张方瑞.UG NX入门精解与实战技巧[M].北京：电子工业出版社，2003.
　　[3]任军学，龚仔华，田荣鑫，等.航空发动机机匣五轴插铣加工[J].航空制造技术，2013.