摘 要 随着航空发动机技术的进步，特别是在新机研制的过程中，对异形零件的加工也越来越多。如何加工异形零件是必须解决的重要工艺课题之一。用加工中心加工是目前这类零件高质高效率的比较理想的切削方法。
关键词 弹性联轴节；螺旋槽；数控加工工艺
中图分类号：TG61 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）22-0064-02
某新机零件弹性联轴节直径φ15 mm-φ20 mm的轴类零件外圆上加工宽为3 mm深为6 mm的螺旋槽，由于零件的螺旋槽窄且较深；加工用刀具直径小，刚性差，加工扭力大，刀具易损耗，零件尺寸精度及加工表面粗糙度均难保证。因此这类异形零件加工时首选当定为数控加工中心加工。
1 设计分析
弹性联轴节，它主要是轴与轴间的相互联接用的一种部件；也可以用于轴与其他零件的联接；还可以用于其他两个零件的联接。它主要任务是传递扭矩。弹性联轴节结构复杂，加工困难，传递力矩比较小。负荷的变化所引起的弹性变形很容易破坏运动的平稳；因此在要求平稳、精确的传动中会选用这种弹性联轴节。
图1
弹性联轴节难度大的加工部位见图1：左螺纹槽，螺旋半角12°40′，螺距12 mm，螺旋槽最大极限宽3.1 mm，深6 mm。仅加工一周半（360+180=540度）。弹性联轴节以上的这种结构对该零件的工艺加工性影响很大，是造成该零件加工困难、效率低下、高成本的工艺加工方法的主要原因。
2 工艺加工分析
2.1 加工中心的工艺加工方案
2.1.1 刀具的材料及切削用量的选择
目前铣削加工合金弹簧钢用的刀具材料一般采用高速钢，硬质合金及涂层硬质合金。由于弹性联轴节工艺加工结构性差，经加工试验和分析我们最终加工用刀具采用效果好，性价比高的国产钻石牌涂层硬质合金端铣刀（类似两刃键槽铣刀）刀具加工。
选择铣削用量，是在保证铣削加工质量和工艺系统刚性所允许的前提下进行的。首先选用较大的铣削宽度和铣削层深度，再选用较大的每齿进给量，最后确定铣削速度。这里我们采用估算法确定切削用量。粗铣时，限制进给量提高的主要因素是切削力，进给量主要根据机床进给机构的强度、刀轴尺寸、刀齿强度以及机床、夹具等工艺系统的刚性来确定。在强度、刚度许可的条件下，进给量尽量取得大些。精铣时，一方面应考虑提高工件的表面质量，另一方面要从提高铣刀耐用度的角度来考虑选择改善刀具寿命。
2.1.2 加工中心上夹具的定位、固定方案的设计确定
弹性联轴节加工过程中，我们采用了立式加工中心（VF-3带A轴）见下图调整卡：该立式加工中心工作台尺寸：X=1016，Y=508，Z=635，3轴联动，重复定位精度±0.0025。
在带A轴的VF-3上加工时，为了增加零件加工刚性，考虑在零件非夹持端增加一个辅助支撑活动顶尖，以增强零件刚性，以此增加刀具的使用寿命。
3 立式加工中心程序的编制
弹性联轴节的数铣工序安排4把刀具加工，第1把刀中心钻，第2把刀合金钻头，在零件螺旋槽的起始位置（0°）与终止位置（+360°+180°=540°）分别加工出工艺让刀孔，目的是使第3和第4把刀合金铣刀加工时减小刀具刀尖所受的切削力和扭力，避免打刀。主要是程序中第3刀在加工螺旋槽时参数的调整。具体调整参数见后面程序：CJ010699。在程序中主要调整的参数是加工中心主轴的转速S、铣刀的切削进给率F和被加工零件的切削层深度ap。
CJ010699（VF-3）调整卡见图2程序如下。
%
O0699
（ CJ010699 VF-3 ）
N1 （ZXZ中心钻）
N102 T01 M06（换1号刀）
N104 G00 G90 G54 A0 X-22.575 Y0. S800 M03 G19 （建立绝对坐标的工作坐标系下的机床转速，转向和刀具下刀位置及YZ平面圆周运动起始角度设为0度）
N106 G43 H01 Z100.（建立Z方向1号刀刀具长度补偿）
N108 M08（冷却液开）
N110 Z15.（建立Z方向刀具安全高度）
N112 G98 G81 A0 X-22.575 Y0. Z11. R3 F30（建立刀具加工固定循环起始位置及刀具进给率）
N114 A+540 X-40.575 Y0.（建立刀具加工终止位置设为540°）
N116 G80（取消固定循环）
N118 G00 Z100. M09（建立Z方向刀具快速抬刀位置）
N120 M05 （主轴停止）
N2 （ZT D=2.9合金钻头）
N124 T02 M06（换2号刀）
N126 G00 G90 G54 A0 X-22.575 Y0. S800 M03 G19
N128 G43 H02 Z100.
N130 M08
N132 Z15.
N134 G98 G81 A0 X-22.575 Y0. Z0. R3 F18.
N136 A+540 X-40.575 Y0.
N138 G80
N140 G00 Z100. M09
N142 M05
N4 （ HJXD D=3合金铣刀）
N180 T04 M06（换4号刀）
N182 G00 G90 G54 A0 X-22.575 Y0. S1500 M03 G19
N184 G43 H04 Z50.
N186 M08
N188 Z15.
N190 G01 Z2.0
N192 G01 A0 X-22.575 Y0. F50. （在转速1500时进给速36切深0.9）
N194 A+540 X-40.575 Y0.（A轴逆时针方向旋转为+：加工左螺旋槽）
N196 G00 Z50.
N198 M30
%
4 总结
航空发动机性能水平的提高，不仅仅是依靠提升设计水平，也要依赖于工艺装备刀具材料和数控加工工艺技术水平的共同提高和进步，特别是对于弹性联轴节这样的难加工零件，其加工的精度和表面质量对发动机部件轴的扭矩传递性能和可靠性至关重要。弹性联轴节结构复杂，加工困难，其数控工艺加工方法使我们的制造技术水平将迈上一个新的小台阶。但就目前我们与国外和国内先进制造工艺技术相比，仍存在一定差距，因此必须不断改进传统的加工模式，开展数控工艺制造技术的创新和探索，努力提高数控工艺制造技术水平。
参考文献
[1]王华桥.实用数控加工技术应用与开发[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]刘万菊.数控加工工艺及编程[M].北京：机械工业出版社，2007.
[3]李蓓华.数控机床操作工（高级）[M].北京：中国劳动社会保障出版，2005.
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