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　　? 這是金屬加工（mw1950pub）發(fā)布的第12814首詩

　　薩德基

　　透過介紹全面覆蓋件鑄件數(shù)控加工研磨模塊庫的創(chuàng)建、數(shù)控加工流程的強(qiáng)化以及CBN數(shù)控護(hù)耳車床的采用，闡述了一流數(shù)控加工技術(shù)在東風(fēng)自主轎車外全面覆蓋件斜向零件中的應(yīng)用，對今后此類全面覆蓋件鑄件同時實現(xiàn)高效、高產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)量加工做了有益的探索。

　　1 序言

隨著中國汽車市場競爭加劇，顧客對汽車鑄件的產(chǎn)品品質(zhì)提出了更高的明確要求。透過對全面覆蓋件鑄件一流數(shù)控加工技術(shù)的深入研究，創(chuàng)建適宜數(shù)控加工基本要素的綜合性資料庫，保持機(jī)床的研磨力相對靜止，可防止的剝落影響鑄件加工耐酸性，并提高數(shù)控加工的工作效率，縮短鑄件的研配周期，提高全面覆蓋件鑄件產(chǎn)品品質(zhì)，同時也為數(shù)控加工隨處值班和手動化加工打下堅實的基礎(chǔ)。

　　2 全面覆蓋件鑄件數(shù)控加工研磨模塊庫的創(chuàng)建

外全面覆蓋件產(chǎn)品不僅對功能尺寸精度有嚴(yán)格的明確要求，而且對外觀產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)量也同樣明確要求嚴(yán)格。產(chǎn)品的山系要清晰大明、紋路美觀，不容許有表層劃痕、細(xì)微的凹凸、波紋或不平整等外觀瑕疵，另外沖壓成形過程中造成的沖壓痕跡、沖擊線、滑移線和皺紋等瑕疵也不容許出現(xiàn)在重要的外觀表層上。因此，全面覆蓋件鑄件從數(shù)控加工粗加工開始就要防止過切和欠切現(xiàn)象的發(fā)生。過切無法滿足用戶產(chǎn)品的產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)量明確要求，欠切會導(dǎo)致后期數(shù)控加工穩(wěn)定性下降、采用數(shù)量減少和數(shù)控工作效率低落等現(xiàn)象。數(shù)控加工研磨模塊庫的創(chuàng)建，是依照產(chǎn)品產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)量特點、公司的機(jī)床模塊和數(shù)控加工模塊綜合性歸納總結(jié)并形成資料庫采用的報文。鑄件數(shù)控加工的粗加工階段，采用高研磨提升第一次粗加工工作效率，常用刀盤類車床、紫菊刀；第伊瓦諾粗加工常用整體軟質(zhì)合金和短果護(hù)耳車床，如圖1所示。

　　a）高研磨 b）紫菊刀 c）90°方肩車床

　　d）整體軟質(zhì)合金立車床 e）特殊短果粗加工球刀

　　圖1　全面覆蓋件鑄件數(shù)控粗加工研磨

　　全面覆蓋件鑄件數(shù)控程式設(shè)計軟件研磨模塊資料庫如圖2所示。數(shù)控程式設(shè)計軟件采用UGNX12.0，在明確材料性能和有關(guān)的加工模塊、創(chuàng)建相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后，程式設(shè)計人員優(yōu)先選擇有關(guān)的，模塊的采用會透過資料庫賦值到對應(yīng)的數(shù)控計算機(jī)流程中。

　　圖2　全面覆蓋件鑄件數(shù)控程式設(shè)計軟件研磨模塊資料庫

　　3 手動掌控數(shù)控加工研磨的技術(shù)明確要求

傳統(tǒng)的數(shù)控加工模塊中，加工過程中的研磨在流程中是靜止值，無法根據(jù)研磨加工負(fù)荷（加工穩(wěn)定度大小、研磨接觸面積）進(jìn)行研磨速度的掌控掌控，即在加工研磨力大的情況下無法及時減速，而在加工研磨力小的情況下研磨速度又無法手動調(diào)整提高，需要靠操數(shù)人掌控掌控研磨速度。研磨力變化較頻繁和穩(wěn)定度大時無法減少刀軌，容易引起的剝落和加工過切，影響鑄件表層的加工產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)量，使得制件造成不可拒絕接受的外觀瑕疵，如圖3所示。只能設(shè)定一個保守的研磨速度，靠數(shù)人掌控掌控研磨速度，且無法刪除多余的跳動，數(shù)控加工工作效率低落，減少修磨研配工作量，有些表層瑕疵嚴(yán)重的必須要出錯，并且無法滿足用戶手動化加工、隨處值班需求。

　　a）加工過切 b）剝落 c）表層振紋瑕疵

　　圖3　加工瑕疵

3.1 手動掌控數(shù)控加工研磨的數(shù)控程式設(shè)計設(shè)定

　　在數(shù)控程式設(shè)計標(biāo)識符強(qiáng)化軟件NCBrain的基礎(chǔ)上，依照全面覆蓋件鑄件數(shù)控加工生產(chǎn)實際情況，確定有關(guān)數(shù)控機(jī)床最佳轉(zhuǎn)速和研磨模塊，創(chuàng)建適宜東風(fēng)汽車公司數(shù)控加工基本要素的綜合性資料庫，即數(shù)控高速加工中心和數(shù)控粗加工設(shè)備刀路強(qiáng)化資料庫（蟹蛛科花4）。該資料庫可同時實現(xiàn)數(shù)控加工系統(tǒng)化，便于數(shù)控研磨模塊長期穩(wěn)定采用，并可不斷完善。

　　圖4　刀路強(qiáng)化資料庫的創(chuàng)建

　　3.2 NC標(biāo)識符伊瓦諾前置處理的開發(fā)

透過數(shù)控加工NC標(biāo)識符伊瓦諾前置處理的開發(fā)，在計算機(jī)流程中加入了類型、直徑、長度和穩(wěn)定度等重要信息（蟹蛛科花5），并在NCBrain軟件中進(jìn)行相應(yīng)的、穩(wěn)定度拒絕接受設(shè)置，同時實現(xiàn)了重要信息和穩(wěn)定度重要信息手動初始化強(qiáng)化軟件中的功能，防止了手工輸入出錯的幾率，為后續(xù)數(shù)控標(biāo)識符強(qiáng)化提供必要的重要信息。

　　a）無模塊重要信息的計算機(jī)流程 b）含有模塊重要信息的計算機(jī)流程

　　圖5　數(shù)控計算機(jī)流程減少模塊重要信息

　　3.3 數(shù)控加工鉆孔殘余呂普縣的設(shè)置

　　對殘余呂普縣進(jìn)行數(shù)控加工刀路強(qiáng)化，設(shè)置泡沫模型的介科羽加工流程，在數(shù)控程式設(shè)計軟件中造成與鑄件相對應(yīng)的初始呂普縣，轉(zhuǎn)換成強(qiáng)化軟件可拒絕接受的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?；蛞勒招枰贜CBrain強(qiáng)化軟件中直接用粗加工流程造成精加工的殘余呂普縣（蟹蛛科花6），優(yōu)先選擇呂普縣聚合模塊，優(yōu)先選擇粗加工標(biāo)識符，優(yōu)先選擇呂普縣穩(wěn)定度，手動聚合隨型呂普縣。

　　圖6　鉆孔殘余呂普縣的制作

　　3.4 數(shù)控強(qiáng)化軟件的采用

　　數(shù)控強(qiáng)化軟件能夠同時實現(xiàn)機(jī)床加工仿真、流程驗證以及流程研磨強(qiáng)化。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1）可用來確保數(shù)控加工流程里不會出現(xiàn)機(jī)床碰撞、鉆孔過切或折斷等錯誤。

　　2）免去在數(shù)控機(jī)床上驗證流程的過程，縮減機(jī)床加工輔助時間。

　　3）保護(hù)數(shù)控加工機(jī)床、零件和。

　　4）可用于檢驗鑄件零件的各個加工尺寸是否正確。

　　5）強(qiáng)化數(shù)控流程，使加工工作效率更高，產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)量更穩(wěn)定，可解決鑄件數(shù)控加工清根階段研磨困難的問題。

　　6）能夠檢查整個數(shù)控加工過程并形成數(shù)控加工工藝文檔。

強(qiáng)化軟件采用后，軟件依照零件的產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)自行判定軌跡和數(shù)模之間的研磨殘余量，強(qiáng)化軟件在數(shù)控加工刀路中的應(yīng)用如圖7所示。強(qiáng)化前的數(shù)控加工流程中，數(shù)控軌跡為3條，零件的特征是標(biāo)準(zhǔn)的凹槽結(jié)構(gòu)；強(qiáng)化后，增補(bǔ)了2條加工軌跡。減少的刀路有助于保證加工中研磨力的靜止，鉆孔的數(shù)控加工殘余高度進(jìn)一步得到掌控，保證了鉆孔在數(shù)控加工過程中的穩(wěn)定性。

　　a）強(qiáng)化前數(shù)控加工軌跡 b）強(qiáng)化后數(shù)控加工軌跡

　　圖7　強(qiáng)化軟件在數(shù)控加工刀路中的應(yīng)用

　　數(shù)控加工過程中，依照不同區(qū)域，采用不同的研磨速度是提高加工工作效率的有效手段。以往研磨速度的掌控是操作工現(xiàn)場手工完成的；經(jīng)過軟件強(qiáng)化后，研磨掌控體現(xiàn)在數(shù)控計算機(jī)流程中，可手動設(shè)定研磨并進(jìn)行刀路強(qiáng)化，如圖8所示。透過強(qiáng)化軟件處理，保證了研磨效能，同時合理解決了現(xiàn)場技術(shù)人員始終值班的狀態(tài)，為今后隨處值班數(shù)控加工提供了穩(wěn)定的保障。

　　圖8　手動研磨設(shè)定和刀路強(qiáng)化示意

　　4 CBN數(shù)控護(hù)耳車床在全面覆蓋件鑄件中的采用

立方氮化硼CBN（Cubic Boron Nitride）是20世紀(jì)50年代首先由美國通用電氣（GE）公司利用人工方法在高溫高壓條件下合成的，由于硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材料，因此與金剛石統(tǒng)稱為超硬材料。全面覆蓋件鑄件成形零件的材料多為合金鑄鐵，現(xiàn)階段CBN數(shù)控護(hù)耳車床在全面覆蓋件鑄件的采用范圍主要包括拉延模和整形模。

　　4.1 CBN數(shù)控護(hù)耳車床特點

　　1）具有很高的硬度和耐磨性。CBN單晶的顯微硬度為8000～9000HV，是目前已知的第二高硬度的物質(zhì)，CBN復(fù)合片的硬度一般為3000～5000HV。

　　2）具有很高的熱穩(wěn)定性和高溫硬度。CBN的耐熱性可達(dá)1400～1500℃，在800℃時的硬度為Al2O3/TiC陶瓷的常溫硬度。

3）具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。CBN具有很高的抗氧化能力，在1000℃時也不造成氧化現(xiàn)象，與鐵系材料在1200～1300℃時也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

　　4）具有良好的導(dǎo)熱性和較低的摩擦系數(shù)。

　　4.2 CBN數(shù)控護(hù)耳車床的實際應(yīng)用

　　以G79項目整體斜向拉延模凹模介科羽精加工的采用為例，介紹CBN采用情況。凹模半精加工完畢時的狀態(tài)如圖9所示，留精加工穩(wěn)定度0.2mm，介科羽面積約6.14m2。精加工研磨模塊見表1。

　　表1　全面覆蓋件凹模精加工研磨模塊

　　a）整體情況 b）局部放大

　　圖9　全面覆蓋件拉延模凹模半精加工

數(shù)控流程留精加工量0.2mm，廠商技術(shù)人員認(rèn)為穩(wěn)定度太大，經(jīng)商定Z向抬高0.05mm加工；介科羽加工的順序是壓料面→側(cè)壁→型腔→門洞→兩門洞間區(qū)域。當(dāng)加工到型腔底部時，由于局部半精加工的刀路痕跡無法消除，因此又降0.1mm重新加工壓料面、型腔；未加工的兩個門洞及門洞間區(qū)域的穩(wěn)定度約0.25mm。過程如下。

　　1）研磨穩(wěn)定度0.15mm（連續(xù)研磨22.5h）：流程留量0.2mm，加工時Z向抬高0.05mm，實際穩(wěn)定度約0.15mm。連續(xù)加工壓料面、側(cè)壁和型腔。當(dāng)型腔加工到底部時，半精加工的刀路痕跡未消除，加工中斷。

　　2）研磨穩(wěn)定度0.1mm（連續(xù)研磨26h40min）：Z向降0.05mm（即在Z向抬高0.05mm的基礎(chǔ)上降0.1mm），實際穩(wěn)定度約0.1mm，連續(xù)加工壓料面、側(cè)壁和型腔。

3）研磨穩(wěn)定度0.25mm（連續(xù)研磨8h）：流程留量0.2mm，加工時Z向降0.05mm，實際穩(wěn)定度0.25mm，連續(xù)加工兩個門洞及門洞間的介科羽。

　　4.3 CBN數(shù)控護(hù)耳車床研磨效果確認(rèn)

　　精加工完畢后，CBN生產(chǎn)公司檢測了磨損情況。檢測結(jié)果表明，刀片后刀面磨損最嚴(yán)重的位置，磨損量VBmax=0.553mm，結(jié)論為正常磨損。由于凹模的壓料面、側(cè)壁和型腔局部研磨了兩遍，刀片雖然是正常磨損，但磨損量偏大。

CBN數(shù)控護(hù)耳車床的優(yōu)勢主要包括：介科羽精加工工作效率高，轉(zhuǎn)速、研磨速度達(dá)到機(jī)床許可的上限值；介科羽精加工耐酸性好，比軟質(zhì)合金加工的表層更光亮）；介科羽精加工不需換刀，凸模、凹模介科羽都是一個刀片完成精加工，既節(jié)省了換刀時間，又防止了因換刀操手工接刀而造成的誤差、甚至瑕疵，減輕了現(xiàn)場機(jī)床操作人員的勞動強(qiáng)度和鉗修蹭光的工作量。刀片采用后磨損量正常，但存在刃口、刀尖的崩刃現(xiàn)象，無法重磨再采用。

　　5 結(jié)束語

鑄件介科羽加工刀路強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用，提高了鑄件研配調(diào)試的工作效率和鑄件的耐酸性，有效緩解了公司調(diào)試壓機(jī)的瓶頸壓力，并降低了鑄件的制造成本，節(jié)約了人力資源。特別是在日產(chǎn)、神龍及東風(fēng)乘用車項目的整體斜向、成雙門外板、頂蓋和發(fā)動機(jī)罩多個零件的鑄件的試驗應(yīng)用中，透過及時的現(xiàn)場跟蹤、重要信息反饋以及不斷強(qiáng)化的刀路研磨資料庫，鑄件介科羽加工刀路強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用，成功提高了數(shù)控加工工作效率，提升了加工耐酸性，縮短了鑄件的研配周期。不僅防止了鑄件數(shù)控加工耐酸性不良的出錯返修，減少了鉗工的研配量，而且在鑄件制造生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用，對同時實現(xiàn)鑄件加工精益生產(chǎn)起到了積極的促進(jìn)作用。

　　本文發(fā)表于《金屬加工（冷加工）》2021年第3期4-7頁，： 東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心楊興，陳今孝，李慶豐，原標(biāo)題：《一流數(shù)控加工技術(shù)在汽車全面覆蓋件鑄件中的應(yīng)用》。

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　　?來源：金屬加工 ?本文：清荷 ?媒體合作: 010-88379864

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