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20的环件称作薄壁环件[1]。
在机械加工中,锻造、冲压、拉拔是最通用的最基本方法。
但是,随着工业技术的发展,各种机械装备需要形状更复杂的零部件,生产批量也急剧增加,上述几种机械加工方法已不能满足生产需要。
特别是随着世界性的能源紧张,原材料匮乏,促使各工业发达国家纷纷投入大量人力、物力开发研究,寻求能够节能、节材的塑性成形新工艺新方法。
2一般薄壁环件的加工方法
2.1高速切削加工
二十世纪三十年代,德国科学家Salomon通过对不同材料进行切削试验,发现了一个有趣的现象:
随着切削速度的增加,切削温度随之增加,单位切削力也随之增加,而当削速度增加到一定临界值时,如再增加,切削温度和切削力反而急剧下降。
由此,提出了高速加工的概念,所谓高速加工就是指切削速度高于临界速度的切削加工。
与常规切削加工相比,高速加工有如下一些优点,
(1)由于采用高的切削速度和高的进给速度,高速加工能在单位时间内切除更多的金属材料,因而切削效率高;
(2)在高速加工的时候,可以采用较少的步距,达到提高零件表面质量的目的,采用高速加工技术,可以使得零件表面达到磨削的效果;
(3)由于高速加工时切削力大大降低、大部分切削热被切屑带走,因而工件的变形大大减少。
正因为高速切削加工有如此到的优点所以该技术已被应用于薄壁零件的加工,它可以很高效率的节约材料,提高效率。
文献[3]中对铝合金薄壁体零件切削加工中变形和振动问题进行了分析,建立铣削加工受力模型,结合具体的实验,得到了薄壁件加工变形的基本规律,并据此提出了相应的工艺措施。
结果表明:
高转速、快走刀以及分步环切法可以有效的减小径向切削力。
文献[4]建立了一个薄壁零件高速立铣的力学模型,并用两个铣削实例加以验证。
结果表明,该模型可以预测动态铣削过程中的切削力和振动位移[5]。
文献[6]介绍了超薄壁零件切削加工避免发生变形的一些经验。
文献[7]针对薄壁零件刚性差、加工工艺性差、易发生加工变形和切削振动等情况,采用了高速加工技术,改变了工件的装夹方式,优化了编程策略,选择了合适的切削刀具,采用了最佳的切削工艺,实现了薄壁零件的高速切削。
这种加工技术生产效率高,加工表面质量好,环境污染小,符合现代绿色加工的发展趋势。
如今高速加工正被人们广泛的关注,其技术也越来越完善。
2.2数控技术
社会需求是推动生产力发展最有力的因素。
二十世纪四十年代以来,由于航空航天技术的飞速发展,对于各种飞行器的加工提出了更高的要求,这些零件大多形状非常复杂,材料多为难加工的合金。
用传统的机床和工艺方法进行加工,不能保证精度,也很难提高生产效率。
为了解决零件复杂形状表面的加工问题,1952年,美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控机床。
半个世纪以来,随着电子技术、计算机技术及自动化、精密机械与测量等技术的发展与综合应用,产生了机电一体化的新型机床――数控机床,数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力,使原来不能解决的许多问题,找了科学解决的途径,数控技术得到了迅猛的发展,加工精度和生产效率不断提高如今数控机床也大量的被应用与加工薄壁复杂的零件。
文献[8]通过数控加工前的预防性仿真(包括几何仿真与物理仿真)分析与减小工件变艺设计过程,提出一系列方法使数控机床能高效加工各种薄壁零件。
2.3激光直接制造技术(DirectLaserFabrication,DLF)
随着科学技术的高速发展,一种革命性的快速制造技术——激光直接制造技术(DirectLaserFabrication,DLF)——正悄然出现在航空、航天、模具等工业领域,并体现了巨大的技术优势和应用前景,代表了快速成形与制造技术未来的发展方向。
激光直接制造技术是20世纪90年代在快速成形技术的基础上,结合激光熔覆技术发展起来的一种无模快速制造技术。
与立体光刻成形(SL)等只能进行有机材料成形的传统工艺不同,激光直接制造技术在对3D-CAD模型切片分层和截面填充以后,能够借助激光熔覆方法快速制造出致密的近净形金属零件。
正是这种无可比拟的优势,使得激光直接技术在航空、航天、造船、模具等关乎国家竞争力的重要工业领域内具有极大的应用价值。
文献[9]分析了激光技术在航空装备保障过程中的应用现状,提别是航空中易坏薄壁零件的保障,并探讨了其发展趋势。
具体而言,激光直接制造技术可以应用的场合主要有:
(1)快速模具制造,特别是塑料注射成形用模具的制造;
(2)航空、航天等武器装备领域内的高精复杂零件的快速制造和修复;
(3)梯度功能材料的设计与制造;
(4)超硬、稀有金属材料的零件制造和修复;
(5)高度/壁厚比大于10的薄壁零件的制造和修复。
2.4振动切削
普通切削时,固定在车架上的车刀,它的刀尖在切削过程中并不是处于静止的状态,而是以不规则的振动频率和振幅,以复杂的振动形式存在微小的振动,切削现象也不断地作无规则变化。
振动切削的实质就是在传统的切削过程中给刀具或工件附加某种有规律的振动,使切削速度、进给量、切削深度按一定规律变化。
振动切削改变了工件与刀具之间的时间与空间的分配,从而改变了切削加工机理,达到了减小切削力和切削热并且提高加工质量和效率的目的。
由于切削速度的变化和加速度的出现,使得振动切削具有许多优点,特别是在难加工材料和普通材料的难加工工序加工中,都收到了极其出色的效果。
振动切削与传统切削相比,具有以下特点:
(1)切削力大大减小刀一屑间摩擦因数只有传统切削的1/10。
,所以切削力可以减小到传统切削的1/2~1/10,塑性材料减少得更多。
(2)切削温度明显降低刀一屑间接触出现间歇,切削热更难以传到切削区,易于冷却,所以平均切削温度降到与室温差不多,切屑不变色,用手摸不会烫手。
(3)可提高刀具使用寿命。
(4)可控制切屑的形状和大小,改善排屑状况。
振动切削有如此多的优点,因此也被广泛的应用于薄壁零件的加工中,且得到的薄壁零件质量能满足生产要求。
文献[10]首先研究了超高速铣削加工无缝钢管的切削模型,在所讨论的超高速切削条件下,考虑其特殊性,建立超高速铣削的切削方程式;
并对超高速铣削加工无缝钢管切削条件下切削温度的不同进行分析。
3创新型轧制加工与原始轧制加工方法
原始环件轧制(又称环件轧制或扩孔或辗环)是借助辗环机使环件薄厚减小,直径扩大,截面轮廓变形的塑性工艺,与整体模锻比较,它具有大幅度降低设备吨位和投资,减动冲击小,节能材料,生产成本低等显著优点[11],其辗扩原理为:
驱动辊为主动辊,同时作旋转辗扩和直线进给运动;
芯辊为被动辊,做从动旋转辗扩运动;
导向辊和信号辊都是可自由转动的辊。
在驱动辊作用下,环件通过驱动辊与芯辊构成的孔型产生连续的局部塑性变形。
当环件经过多转轧制变形且直径扩大到预定尺寸时,环件外圆表面与信号辊接触,驱动辊停止直线进给并返回,环件辗扩过程结束[12]。
环件轧制广泛地用于生产外径为15mm—10mm的工件,这些零件的加工既包括冷辗扩,也包括热辗扩。
环件冷辗扩通常用于制作直径在15mm—350mm的轴承内外圈、法兰、端盖、齿环和引擎涡轮环等,以及制作航空工业中喷气引擎的钛及其超耐热合金窝座环,其优点是能够取得质量一致性好、表面光滑、公差小的零件,生产周期短、材料利用率高,尤其是对于复杂的截面形状[13]。
然而,与锻造相比,件冷辗扩的不足是环件截面的充满困难,尤其是型腔较深时。
这是由于在辗扩过程截面小主要是使环件直径扩大,而不是迫使材料去填充辗辊型腔。
冷辗环试验研究始于上世纪80年代UMIST大学的一个自行车轮毂的冷辗成形,它通过采用两步加工而避免了环件材料的过分位移。
冷辗扩应用最广的是轴承套圈冷辗扩。
国内的轴承套圈冷辗扩用毛坯材料的组织、性能等与国外有大差异,即使高价引进冷辗扩工艺技术和冷辗扩芯辊设计制造技术,也不可能简单地直接用于轴承套冷扎生产[14]。
但新型加工方法是利用多对滚轮对环件进行轧制使环件厚度变薄直径变大,它的加工原理和传统的轧制加工原理有类似之处,也有不同之处。
如图1所示,是创造型薄壁环件的轧机的二维图,图中有六对滚轮对薄壁环件进行轧制。
当最下面的电动机转动时带动轴上的大齿轮转动,然后大齿轮带动小齿轮转动,小齿轮带到联轴器转到,联轴器带动主动轮转到,薄壁环件夹在主动轮和从动轮之间,进给机构(锥形圆)在最上面的电动机的作用下向下运动使从动轮向周围远动,当薄壁环件夹在两轮之间且受到力时,由于主动轮在电动机的作用下转动,所以受力后从动轮也开始转动,在两轮的转动下,环件的直径慢慢变大,且向周围移动。
新型环件轧制主要有如下的特点:
(1)产品质量好:
轧制环件的金属纤维沿环件圆周方向连续分布,与环件使用中的受力和磨损相适应。
其内部组织致密,晶粒细小,力学强度、耐磨性和疲劳寿命明显高工法生产的环件。
(2)设备吨位小:
加工范围大,其成形过程是局部加压连续小变形的积累,工件与工具的接触面积小,因此,变形工艺力小所需设备吨位小,小吨位设备可加工大的无接缝件,扩大了环件的加工范围。
(3)材料利用率高:
新型环件轧制的工件截面形状更接近成品。
(4)生产成本低:
单件材料消耗降低,成本降低。
(5)劳动条件好:
生产率高环件轧制类似于静压轧制,无冲击,振动,噪声低,改善了环境。
环件轧制又易于机械化和实现,自动化,生产率高,劳动强度低。
大大高于其他方法加工环件的生产率。
3.1新型环件轧制技术的展望:
(1)薄壁环件的直径不变而内壁在轧制的过程中发生变形,环件总体积可以看做是不变的。
图1创新型薄壁环件轧机
(2)高速薄壁环件轧制技术。
随着环件轧制设备及上下料辅助设备的机械化自动化程度的提高,薄壁环件轧制速度和生产率迅速提高。
(3)复杂薄壁环件轧制技术。
对于复杂截面的薄壁环件通常简化成近矩形截面的环件,然后再机加工。
通过轧制用毛坯的优化和轧制孔型的合理设计许多复杂截面的环件逐渐实现了直接成形。
(4)薄壁环件轧制生产设备的发展趋势。
电子和数控自动化操作,建立自动生产线。
对中小型薄壁轧机主要是运用闭式轧制提高精度,提高效率,实现少无切削加工。
(5)薄壁环件的壁厚在轧制过程中慢慢的变薄,而直径慢慢的变大,环件的体积不发生变化。
[1]王志厚.薄壁零件加工中防止变形的措施[J].宝成技术,1991
(2):
20-71
[2]华林,黄兴高,朱春东.环件轧制理论和技术[M].北京:
机械工业出版社,2001
[3]卫雄飞,潘宏侠.铝合金薄壁件高速加工的切削力和工艺研究.成组技术与生产现代化.2009,26
(2).53-56
[4]WangTongyue,HeNing,LiLiang.VibrationinHigh·
SpeedMillingofThin—WalledComponents[J].TransactionsofNanjingUniversityofAeronautics&
Astronautics,2007
(2):
112—11
[5]左治江,李尧,余五新.薄壁环件轧制技术的发展.机械工业出版社,2009.47(535):
54
[8]郑联语,汪叔淳.薄壁零件数控加工工艺质量改进方法.航空学报.2001,22(5):
424
[9]孟庆迪,王新阁,韩慧伶.激光技术在航空装备保障中的应用与发展.机械设计与制造.2009,(6):
258
[10]周忆.超高速切削技术研究[D].重庆:
重庆大学学报,2004.
[11]李春天,黄欣.环件轧制技术及在国内的应用.锻压设备与制造技术.2004(5):
8
[12]华林,黄兴高,朱春东.环件轧制理论和技术.北京:
[13]D.Y.Yang.K.H.Kim,and,J.B.Hawkyard.SimulationofTsectionprofileringrollingbythe3DringplasticfiniteelementmethodIntJ,MechSci.1991.(33).541
[14]左治江,华林.环件冷辗扩技术现状和发展.武汉理工大学学报,2005
[15]华林,黄兴高,朱春东.环件轧制理论和技术.北京:
机械工业出版社,2001
1前言1
2一般薄壁环件的加工方法1
2.1高速切削加工1
2.2数控技术2
2.3激光直接制造技术(DirectLaserFabrication,DLF)3
2.4振动切削3
3创新型轧制加工与原始轧制加工方法4
5
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