大直径薄壁复杂转接轴工艺研究

敖　强　　　邓　昶　　　郑琪然（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

大直径薄壁复杂转接轴工艺研究

敖强邓昶郑琪然
（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

摘要：转接轴是一个结构复杂的大直径薄壁工件，尺寸精度、形位公差要求极高。通过分析工件结构特点，制定了合理的工艺路线，在半精车后和精车前分别进行了稳定处理；派制精车内外型面夹具、加长刀杆、内止口测具；编制半精车、精车内外型面数控程序，选择合适刀具在数控车床上进行加工，有效控制工件大外圆及端面的加工变形；解决加工深长孔振刀让刀问题，保证外圆、内孔尺寸及技术条件要求。

关键词：转接轴；薄壁；大外圆；深长孔；加工变形

转接轴结构非常复杂，不但工件大外圆直径尺寸较大而且轴向尺寸较长且内孔较深。直径越大意味着工件加工变形越不好控制。内孔深加工时容易振刀、让刀，使内孔尺寸和粗糙度难保证，由于是首次加工大直径转接轴，没有直接可借鉴的加工经验，只能在加工中摸索、总结经验。找出影响工件变形的因素，以便在精车内外型面、大外圆及端面、铣加工多处斜槽、斜孔及径向槽以及在喷丸后对大外圆和止口的修复中更好地控制工件变形，保证外圆、内孔直径尺寸和对基准的跳动0.013和垂直度0.01的要求。

1　工件结构分析

转接轴材料为TC4钛合金，外径尺寸较大φ4XXmm，轴向尺寸较长4XXmm，最薄壁厚仅为3mm，腹板型面壁厚尺寸公差严，加工难保证。大端面φ7、φ8安装孔各有60个，由于壁厚较薄，加工时易引起大端面变形。外圆上有螺纹和花键，在度面及外圆上有多处斜槽、斜孔及径向槽，加工时易引起工件变形。内孔有4处球头槽及凹槽，小端面有4处端面槽。内孔直径为φ1XXmm，深为3XXmm，加工时容易振刀、让刀，使内孔尺寸和粗糙度难保证。工件配合尺寸精度及技术条件要求高，尺寸最小公差为0.013，垂直度、同轴度为0.01，对基准跳动为0.013，很难加工保证。需要派制精车内外型面夹具，加长刀杆，内止口测具，编制数控程序，选择合适刀具，以控制工件加工变形及加工深长孔振刀让刀问题，保证外圆、内孔尺寸精度及技术条件要求。

工件三维图如图1所示。

2　加工前工艺准备

2.1制定合理的工艺加工方案，在粗加工后和半精加工后分别进行稳定处理，以消除加工应力控制工件变形。

2.2半精车、精车工序采用数控加工，选择合适刀具，编制数控程序，在数控车床上进行加工内外型面，以保证尺寸精度、技术条件要求、提高工件加工效率。

3主要表面加工方法

3.1大外圆、端面及深内孔的加工

采用专用精车夹具，选择合适刀具编制数控程序在数控车床上进行加工，通过夹具辅助支撑有效地控制了大端面及外圆的加工变形。精车内孔时采用加长刀杆加工深内孔，解决振刀、让刀问题，保证内孔尺寸和工件表面粗糙度要求。

3.2外型面的加工

采用专用精车外型面夹具涨紧内孔压紧小端面精车大端面、内止口、腹板型面。压紧大端面精车外圆和内孔。采用涨紧夹具结构能够有效地控制工件夹紧变形以控制工件精车大外圆及端面和精车外圆时的变形。通过采用该夹具可同时加工外型面和内孔，不仅保证了外圆、内孔较高的尺寸公差要求，同时控制了大端面、大外圆的加工变形，保证了外圆对基准的跳动等相关技术条件要求。

3.3大端面镗孔

大端面φ7、φ8孔各有60个，孔位置度要求0.05，由于壁厚较薄加工时易引起端面变形，会造成孔位置度超差。通过采用组合夹具压紧大外圆边缘并在坐标镗床钻镗120个孔，很好地控制了加工120个孔时，大端面的变形，从而保证了孔的尺寸公差要求和120个孔的位置度0.05的要求。

3.4凹槽、斜孔、斜槽、径向槽的加工

选择合适刀具，编制数控程序将4处球头凹槽、斜孔、斜槽、径向槽工序合并一次装夹找正，在五坐标加工中心进行，保证了斜孔、斜槽、径向槽相关尺寸及技术条件要求，提高了生产效率。

3.5端面槽的加工

转接轴4处端面槽到中心距离尺寸公差严仅为0.05位置度要求0.15需要在插床上进行加工，先在加工位置划线，然后找正插槽刀具中心，将工件装夹在工作台上找正工件中心及4槽位置。通过试验加工后经检测工件尺寸和位置度度满足图纸要求。

结语

通过派制精车内外型面夹具，选择合适刀具，编制数控程序并在数控车床上进行加工试验，解决了工件大外圆及端面的变形及腹板型面壁厚尺寸难保证问题。采用加长刀杆加工深长孔解决了车内孔振刀、让刀问题。保证了工件的外圆、内孔尺寸精度及相关技术条件要求，将加工凹槽、斜孔、斜槽、径向槽在五坐标加工中心进行，提高了加工效率，保证了产品质量。

参考文献

[1]柯明扬.机械制造工艺学[M].北京：航空航天大学出版社，1996.

[2]汤湘中.机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，1988.

[3] 张幼桢.金属切削原理及刀具[M].北京：国防工业出版社，1990.

[4] 陈日曜.金属切削原理（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000.

中图分类号：TG65

文献标识码：A

作者简介：敖强（1980-），男，辽宁锦州，沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司盘轴加工厂总工程师，学士学位。主要研究对象为机械加工轴类、轴颈类、环形件类工件加工。