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摘要：本文选取薄壁环形件中的代表零件，对零件材料，结构，切削性能，加工难点逐步分析，阐述工艺流程，对加工方法进行改进，选取合适刀具，确定装夹方式和程序原点，合理的切削参数，对数控程序进行改进完善，使零件加工的一次交检合格率提高。
关键词：薄壁环形件、变形、工艺流程、数控程序
Abstract: in this paper, thin circular pieces of representative in parts of parts material, structure, cutting performance, processing difficulties gradually analysis, this paper expounds the process flow, to process method was improved, and choose the suitable tools, determine the clamping ways and procedures origin, reasonable cutting parameters on the nc program to improve perfect, make parts processing a qualified rate increase especially.
Keywords: thin circular pieces, deformation, technological process, CNC program
中图分类号：P628+.5文献标识码：A 文章编号：
1工艺分析
1.1零件的材料
薄壁环形件材料大都是镍基合金，用的最多的如AMS5666、AMS5668等。AMS5666为退火状态的抗蚀耐热镍基合金，其化学成分为62%镍、21.5%铬、9.0%钼、3.65%铌加钽。AMS5668为经2100°F（1149°C）固溶和时效处理的耐蚀耐热镍基合金，其化学成分为：72%镍、15.5%、7.0%铁、2.5%钛、1%铌加钽、0.7铝，其中所含的铁、钴、铬、钼、铌、钽是强化镍基合金的元素，其含量越高，则越难切削。镍基合金不仅在常温下有高的机械性能和高的塑性,而且在700°C高温时仍保持其机械性能,具有很高的热强性和热稳定性及热疲劳性，其导热系数低，切削性能差，给机械加工增加了困难。
1.2零件的结构
薄壁环形件的结构特点：
1.零件壁薄：大部分零件壁厚在1.5mm以内。
2.型面交点尺寸多。
3.直径大，轴向尺寸小，即径长比大。
该零件最大外径为φ437.769±0.254mm，轴向尺寸总长为74.727±0.127mm，径长比大，壁厚最薄处仅为0.889±0.127 mm，内孔型面较为复杂，在小端面有一个V型槽，内孔轮廓度为0.254。
1.3零件在加工过程中切削性能
零件在加工过程中切削性能主要表现在：
⑴加工中变形⑵加工容易硬化⑶切削力大⑷切削区温度高
⑸刀具容易磨损⑹表面精度不易保证
1.4零件加工难点
镍基合金的切削加工性很差，和45钢的切削加工性为100%相比，镍基合金的相对切削加工性只有5~10%，加工难点主要有以下几个方面：
（1）材料难加工。
（2）壁薄易变形。
（3）V型槽尺寸及内孔轮廓度难保证。V型槽的车削去除的余量多，两边厚度最薄处分别为0.76mm，0.89mm。V型槽尺寸、交点尺寸、轮廓度、角度、槽尖锐边倒角难保证，车削过程中易变形，由于受挤压使槽边倒向一边，很难合格。
1.5零件的工艺路线简介
合理安排工艺路线。针对薄壁件的结构特点及切削特点，加工过程大致分为粗加工，细加工和精加工三个阶段。在粗加工阶段将零件的大部分余量去除，因去除的余量大，切削量大，切削区温度高，零件内产生了大量的内应力，需要进行调质处理或去除应力或固溶处理。在半精加工阶段对零件修正基准主要目的是为精加工作准备，因经过粗加工阶段和热处理后，零件变形较大，即椭圆度和平面度都很大，通过半精加工这个阶段，减少椭圆度，提高平面度，并将精加工的基准面加工出来。在精加工阶段通过型面加工方法，将零件最后加工成形。
该件加工路线：领料→标印→车工(粗车端面和外圆) →标印→数车(粗车端面和内孔型面) →标印→数车(粗车V型槽，端面和外圆型面) →热处理(消除应力) →磨工(磨大端面)→车工(车定位支靠面)→磨工(磨小端面)→数车(精车大端型面)→标印→数车(精车小端型面和V型槽)→标印(最终标印)→磨工→数铣→磨工→钳工(去除所有毛刺)→检验(所有尺寸)→荧光→检验(外观)→清洗→包装
2.加工设备和刀具的选择
2.1 加工设备的选择
数控机床具有刚度强、加工范围广、刀位多，冷却充分，精度高、操作方便，加工过程可编程控制、操作灵活等特点，是薄壁环形件加工的理想设备。
2.2 刀具的选择
根据镍基合金的工艺特点，采用高速钢刀具的话，刀具的耐用度和加工效率很低，一般应选用红硬性抗弯强度高、耐磨、抗粘结、抗扩散和抗氧化磨损性好的刀具材料。目前可供选择的有硬质合金和陶瓷两大类，但陶瓷刀片目前还不太成熟，生产上没什么应用，主要是用带涂层的硬质合金机夹刀，机夹刀具有精度高、互换性好，效率高，成本低，刚性好等特点。适当的刀具几何参数是确保零件质量的重要环节，刀尖圆弧太大，切削力大，容易振刀而引起变形；刀尖圆弧太小刀尖磨损快、切削状态不稳定加工表面差，一般在满足零件形状要求的情况下选择大角度刀片。由于切削高温合金过程中产生大量切削热，容易引起刀具磨损和零件变形，需要在加工区充分冷却选用冷却液马斯达E9010。
3零件的加工和程序的编制
3.1 零件的装夹
合理安排装夹方式。一般来说热处理以前使用四爪卡盘装夹即可，因这阶段零件适量的变形对最终尺寸不会造成大的影响。热处理以后半精加工阶段装为车工，可先采用软爪装夹，得到较好的平面度，一般可保证在0.1mm以内，然后再采用车工夹具，注意，由于热处理后的零件有较大的椭圆度，这时夹具的定位尺寸不宜太紧，应根据具体情况，让夹具与零件保持较大间隙，加工前必须找正，车削时，每道工序还要分工步，即每道工序中分粗加工和精加工工步，在粗加工完成后，为了控制零件的椭圆度，应松开压板，转动一下零件，再压紧精加工，这样做的机理是：由于粗加工时，切削用量大、发热大、内应力大、变形大、松开压板后让零件再充分變形，再进行精加工步，几乎接近自由状态，椭圆度就减小了。
对薄壁零件来说，支靠端面的平面度对后续加工有较大影响，因此在对零件进行精加工前，要根据具体情况获得较好甚至很好的平面度，因为零件的支靠面本身平面度不好，装夹时发生弹性变形，在约束状态下磨好后，在自由状态零件本身又变回去，这样，引起被加工表面平面度发生改变，平面度变大，在实际生产中，我们摸索出一种方法：用三点法支靠端面，即在夹具支靠面上，选择沿园周均布的三点来支靠零件，压紧点就在支靠的三点上，装夹时轻压，这样就避开了零件支靠面平面度的影响，获得较好的平面度。
本零件采用专用数车夹具装夹，按基准B定位，基准A支靠，压板压紧，加工前找正外圆B对称四点不大于0.03。这种装夹方式从工艺上保证零件加工后的形位公差满足图纸要求。
关键词：薄壁环形件、变形、工艺流程、数控程序
Abstract: in this paper, thin circular pieces of representative in parts of parts material, structure, cutting performance, processing difficulties gradually analysis, this paper expounds the process flow, to process method was improved, and choose the suitable tools, determine the clamping ways and procedures origin, reasonable cutting parameters on the nc program to improve perfect, make parts processing a qualified rate increase especially.
Keywords: thin circular pieces, deformation, technological process, CNC program
中图分类号：P628+.5文献标识码：A 文章编号：
1工艺分析
1.1零件的材料
薄壁环形件材料大都是镍基合金，用的最多的如AMS5666、AMS5668等。AMS5666为退火状态的抗蚀耐热镍基合金，其化学成分为62%镍、21.5%铬、9.0%钼、3.65%铌加钽。AMS5668为经2100°F（1149°C）固溶和时效处理的耐蚀耐热镍基合金，其化学成分为：72%镍、15.5%、7.0%铁、2.5%钛、1%铌加钽、0.7铝，其中所含的铁、钴、铬、钼、铌、钽是强化镍基合金的元素，其含量越高，则越难切削。镍基合金不仅在常温下有高的机械性能和高的塑性,而且在700°C高温时仍保持其机械性能,具有很高的热强性和热稳定性及热疲劳性，其导热系数低，切削性能差，给机械加工增加了困难。
1.2零件的结构
薄壁环形件的结构特点：
1.零件壁薄：大部分零件壁厚在1.5mm以内。
2.型面交点尺寸多。
3.直径大，轴向尺寸小，即径长比大。
该零件最大外径为φ437.769±0.254mm，轴向尺寸总长为74.727±0.127mm，径长比大，壁厚最薄处仅为0.889±0.127 mm，内孔型面较为复杂，在小端面有一个V型槽，内孔轮廓度为0.254。
1.3零件在加工过程中切削性能
零件在加工过程中切削性能主要表现在：
⑴加工中变形⑵加工容易硬化⑶切削力大⑷切削区温度高
⑸刀具容易磨损⑹表面精度不易保证
1.4零件加工难点
镍基合金的切削加工性很差，和45钢的切削加工性为100%相比，镍基合金的相对切削加工性只有5~10%，加工难点主要有以下几个方面：
（1）材料难加工。
（2）壁薄易变形。
（3）V型槽尺寸及内孔轮廓度难保证。V型槽的车削去除的余量多，两边厚度最薄处分别为0.76mm，0.89mm。V型槽尺寸、交点尺寸、轮廓度、角度、槽尖锐边倒角难保证，车削过程中易变形，由于受挤压使槽边倒向一边，很难合格。
1.5零件的工艺路线简介
合理安排工艺路线。针对薄壁件的结构特点及切削特点，加工过程大致分为粗加工，细加工和精加工三个阶段。在粗加工阶段将零件的大部分余量去除，因去除的余量大，切削量大，切削区温度高，零件内产生了大量的内应力，需要进行调质处理或去除应力或固溶处理。在半精加工阶段对零件修正基准主要目的是为精加工作准备，因经过粗加工阶段和热处理后，零件变形较大，即椭圆度和平面度都很大，通过半精加工这个阶段，减少椭圆度，提高平面度，并将精加工的基准面加工出来。在精加工阶段通过型面加工方法，将零件最后加工成形。
该件加工路线：领料→标印→车工(粗车端面和外圆) →标印→数车(粗车端面和内孔型面) →标印→数车(粗车V型槽，端面和外圆型面) →热处理(消除应力) →磨工(磨大端面)→车工(车定位支靠面)→磨工(磨小端面)→数车(精车大端型面)→标印→数车(精车小端型面和V型槽)→标印(最终标印)→磨工→数铣→磨工→钳工(去除所有毛刺)→检验(所有尺寸)→荧光→检验(外观)→清洗→包装
2.加工设备和刀具的选择
2.1 加工设备的选择
数控机床具有刚度强、加工范围广、刀位多，冷却充分，精度高、操作方便，加工过程可编程控制、操作灵活等特点，是薄壁环形件加工的理想设备。
2.2 刀具的选择
根据镍基合金的工艺特点，采用高速钢刀具的话，刀具的耐用度和加工效率很低，一般应选用红硬性抗弯强度高、耐磨、抗粘结、抗扩散和抗氧化磨损性好的刀具材料。目前可供选择的有硬质合金和陶瓷两大类，但陶瓷刀片目前还不太成熟，生产上没什么应用，主要是用带涂层的硬质合金机夹刀，机夹刀具有精度高、互换性好，效率高，成本低，刚性好等特点。适当的刀具几何参数是确保零件质量的重要环节，刀尖圆弧太大，切削力大，容易振刀而引起变形；刀尖圆弧太小刀尖磨损快、切削状态不稳定加工表面差，一般在满足零件形状要求的情况下选择大角度刀片。由于切削高温合金过程中产生大量切削热，容易引起刀具磨损和零件变形，需要在加工区充分冷却选用冷却液马斯达E9010。
3零件的加工和程序的编制
3.1 零件的装夹
合理安排装夹方式。一般来说热处理以前使用四爪卡盘装夹即可，因这阶段零件适量的变形对最终尺寸不会造成大的影响。热处理以后半精加工阶段装为车工，可先采用软爪装夹，得到较好的平面度，一般可保证在0.1mm以内，然后再采用车工夹具，注意，由于热处理后的零件有较大的椭圆度，这时夹具的定位尺寸不宜太紧，应根据具体情况，让夹具与零件保持较大间隙，加工前必须找正，车削时，每道工序还要分工步，即每道工序中分粗加工和精加工工步，在粗加工完成后，为了控制零件的椭圆度，应松开压板，转动一下零件，再压紧精加工，这样做的机理是：由于粗加工时，切削用量大、发热大、内应力大、变形大、松开压板后让零件再充分變形，再进行精加工步，几乎接近自由状态，椭圆度就减小了。
对薄壁零件来说，支靠端面的平面度对后续加工有较大影响，因此在对零件进行精加工前，要根据具体情况获得较好甚至很好的平面度，因为零件的支靠面本身平面度不好，装夹时发生弹性变形，在约束状态下磨好后，在自由状态零件本身又变回去，这样，引起被加工表面平面度发生改变，平面度变大，在实际生产中，我们摸索出一种方法：用三点法支靠端面，即在夹具支靠面上，选择沿园周均布的三点来支靠零件，压紧点就在支靠的三点上，装夹时轻压，这样就避开了零件支靠面平面度的影响，获得较好的平面度。
本零件采用专用数车夹具装夹，按基准B定位，基准A支靠，压板压紧，加工前找正外圆B对称四点不大于0.03。这种装夹方式从工艺上保证零件加工后的形位公差满足图纸要求。