典型零件的加工工藝及其優(yōu)化

唐霞，謝利民

(1.無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院，江蘇無(wú)錫214028;2.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無(wú)錫機(jī)電分院，江蘇無(wú)錫214028)

隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為現(xiàn)代加工中的重要設(shè)備已在各行各業(yè)中得到廣泛使用。在數(shù)控機(jī)床上加工零件前，數(shù)控加工工藝編制人員要根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、零件的工藝過(guò)程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等，制定出細(xì)致優(yōu)化的加工工藝，確定合理的加工方案，再考慮編程。溢流閥體零件用于在泵體內(nèi)部油壓高于0.03 MPa時(shí)起到卸油保護(hù)功能，文中分析了該零件的加工方案，并通過(guò)實(shí)踐優(yōu)化了其加工工藝，提高了加工效率。

1 零件圖及加工要求

如圖1所示，該零件為短軸類零件，需加工六方面、外螺紋、密封錐面、高精度內(nèi)孔及卸油橫孔。其中內(nèi)孔要求較高，公差0.02 mm，且孔徑較小、錐面有密封要求，有較高的角度及圓跳動(dòng)要求。

圖1 溢流閥體零件

2 零件加工工藝分析

考慮到內(nèi)孔精度較高，決定用兩臺(tái)設(shè)備加工該零件，使用BX26S 雙主軸數(shù)控車(chē)床和CK3220數(shù)控車(chē)精加工內(nèi)孔，如圖2所示。

圖2 不同設(shè)備加工內(nèi)容

BX26S 雙主軸數(shù)控車(chē)床加工內(nèi)容:粗車(chē)→鉆2個(gè)橫孔→精車(chē)→車(chē)端面槽→鉆孔→車(chē)螺紋→割斷→車(chē)端面→鉆φ8.3 mm 孔→粗鏜孔→半精鏜孔。CK3220 加工內(nèi)容:精鏜孔→精加工錐面。

3 工藝優(yōu)化

3.1 原加工方案

上述工藝需用兩臺(tái)設(shè)備加工，共需13 把刀，實(shí)際運(yùn)行下來(lái)機(jī)加工時(shí)間在4 min 10 s 左右。在加工中，該工藝方法也存在許多弊端，如:首先加工時(shí)間太長(zhǎng)，無(wú)法滿足產(chǎn)量需求;由于需用到兩臺(tái)加工設(shè)備，所以需要兩人操作;加工不穩(wěn)定，零件精加工內(nèi)孔使用的是鏜刀，且由于內(nèi)孔孔徑為φ8.62 mm，迫使僅能使用6 mm 鏜刀桿來(lái)加工，加工后還存在錐度問(wèn)題，必須精加工兩刀才能完成，效率太低;易斷刀，前道工步粗鉆孔如果出現(xiàn)斷刀或未鉆到位的情況時(shí)，后續(xù)使用的粗鏜刀、半精鏜刀等都會(huì)斷裂，造成不必要的損失;換刀復(fù)雜，由于幾把鏜刀直徑太小，刀片及鎖緊螺絲易丟失，換刀比較麻煩。綜上所述，該工藝的可行性不強(qiáng)。

3.2 現(xiàn)加工方案

針對(duì)原加工工藝的幾點(diǎn)不足之處，研究解決方法，完善工藝。

(1)原加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，是由于使用了兩臺(tái)加工設(shè)備來(lái)加工，目的是保證內(nèi)孔尺寸的穩(wěn)定性及粗糙度。新工藝中，使用一臺(tái)BX26S 來(lái)完成所有機(jī)加工內(nèi)容，以減少人員和設(shè)備的使用;

(2)減少鏜刀的使用量，可以規(guī)避換刀的不便;

(3)使用材質(zhì)較好的φ8.5 mm 鉆頭，以保證后續(xù)刀具不會(huì)因?yàn)殂@頭斷裂而受影響;

(4)改進(jìn)精加工內(nèi)孔的方法。考慮在粗鉆孔后，直接使用鉸刀進(jìn)行精加工，因?yàn)殂q刀的齒數(shù)較多，導(dǎo)向性能好，心部的直徑大，刀具的剛性好，加工余量較小，切屑的厚度較薄，可以獲得IT9～I(xiàn)T7級(jí)直徑尺寸精度，內(nèi)孔的表面粗糙度值可以控制在Ra1.6～0.8 μm 之間。在該零件的實(shí)際加工中，使用了銑鉸刀，做到孔底倒角及底平面一次加工成型，如圖3所示。在試加工時(shí)，銑鉸刀在孔口部分會(huì)出現(xiàn)刀具振動(dòng)現(xiàn)象，使得孔口出現(xiàn)錐度，后通過(guò)降低孔口進(jìn)給量和調(diào)換精加工步驟等方法解決了該問(wèn)題。鉸刀在對(duì)孔徑尺寸控制方面優(yōu)于鏜刀，孔徑散差不會(huì)超過(guò)0.005 mm，能夠滿足閥體零件的內(nèi)孔精度要求;

(5)優(yōu)化BX26S 設(shè)備刀座排布位置，盡量使兩主軸加工時(shí)間平衡。

圖3 銑鉸刀刀具

3.3 最后確定的加工工藝路徑及效果

BX26S 加工內(nèi)容:粗車(chē)→鉆2個(gè)橫孔→精車(chē)→鉆孔→車(chē)螺紋→割斷→車(chē)端面→鉆φ8.3 mm 孔→銑鉸中孔→鏜φ8.9 mm 孔→精加工錐面，如圖4所示。該工藝試運(yùn)行后四個(gè)月，較原工藝方案:

(1)機(jī)加工時(shí)間明顯減少，現(xiàn)為1 min 53 s，比原加工方案縮短2 min 以上，加工效率大幅提高;

(2)尺寸穩(wěn)定性也有提升，φ8.62+0.02 mm 內(nèi)孔CM值達(dá)到了3.26，尺寸穩(wěn)定性很高;

(3)無(wú)斷刀等非正常情況產(chǎn)生。由于使用了強(qiáng)度更好的硬質(zhì)合金φ8.5 mm 鉆頭，使得粗鉆孔徑得到保證，留給銑鉸刀的余量也得到了很好的控制，后續(xù)的一把鏜刀及60°成型鉆也不會(huì)因非正常情況斷裂;

(4)省去一臺(tái)設(shè)備及一名操作人員，節(jié)省加工了成本。

最終確定使用該工藝方案，完全能夠滿足溢流閥體零件的技術(shù)要求。

圖4 改進(jìn)后的加工方案

4 結(jié)束語(yǔ)

要高效高質(zhì)量地完成這類零件的加工，除了必須具備先進(jìn)的數(shù)控加工設(shè)備之外，還必須確定優(yōu)化的加工工藝方案。工藝分析是數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作，且直接影響到編程質(zhì)量的優(yōu)劣。編程人員必須首先對(duì)零件進(jìn)行充分、全面的工藝分析，制定出合理的加工方案，包括工序劃分與加工路線確定、裝夾方式與切削刀具選擇等，只有在此基礎(chǔ)上才能編制合理的加工程序。在生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)不同類型的零件選擇合適的加工工藝，盡量考慮加工時(shí)間短、經(jīng)濟(jì)、高效率的工藝方法，不斷提高關(guān)鍵工序的生產(chǎn)效率，做到事半功倍、提升產(chǎn)能。

【1】趙如福.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

【2】王艷.喬吉超.典型鈦合金殼體零件加工工藝[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2007(7):126－128.

【3】陳洪濤.數(shù)控加工工藝與編程[M].北京:高等教育出版社，2009.