基于三軸加工中心加工帶有多條向心溝槽直紋曲面弧板的工裝分析

李龍泉

摘要：文章針對(duì)三軸加工中心加工直紋曲面弧板的多條向心溝槽的技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于平口鉗的專用工裝，成功解決了加工中裝夾定位的難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在三軸加工中心上進(jìn)行溝槽加工，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率；解決了在三軸加工中心上方便加工以往只能依靠四軸加工中心加工的工件，擴(kuò)大了工藝范圍，特別適合中小企業(yè)和中小批量生產(chǎn)。

關(guān)鍵字：直紋曲面弧板；向心溝槽；三軸加工中心；平口鉗；角度墊塊

1. 引言：可以加工多種平面類、曲面類及箱體類零件。但是由于刀具軸Z軸與XY平面的空間夾角固定，致使許多成形側(cè)面與裝夾面不垂直的零件無(wú)法被加工，如設(shè)置在圓弧面上的多條向心溝槽的加工就是三軸加工中心不容易加工的一種情況。本文以橡膠機(jī)械常用的一種“弧板”類零件的溝槽加工為例，研究分析一種依靠專用工裝進(jìn)行批量生產(chǎn)的工藝方案。序加工完成了內(nèi)外弧面和構(gòu)成32°夾角的兩個(gè)側(cè)面以及構(gòu)成450mm長(zhǎng)度的兩個(gè)側(cè)面。現(xiàn)具有以下特點(diǎn)：1，上下兩面（即弧形內(nèi)外側(cè)）在450mm全長(zhǎng)方向始終為直紋曲面；2，內(nèi)弧表面有三條寬度30mm深度與弧面中心距離207.45mm的開(kāi)放槽口，每條槽口夾角10°，中間一條開(kāi)放槽與外形居中；3，每條槽口中心還有各三條長(zhǎng)短不一的深度方向貫穿的封閉槽口，槽口寬度9mm。4，由于每條槽口中心線通過(guò)弧面中心，所以槽口深度方向?yàn)閺较蛳蛐姆较颍?，該產(chǎn)品批量要求每臺(tái)機(jī)床每小時(shí)完成5件。

2. 工藝方案編制：

由于型號(hào)為1060的三軸加工中心Z軸與XY平面的空間夾角固定，故采用專用工裝對(duì)三條槽口的分序加工。

2.1專用工裝方案確定：

采用鉗口寬度180mm平口鉗兩只，分布于工件兩端，并配以兩組角度墊塊加以固定的方式進(jìn)行裝夾固定。角度墊塊與平口鉗動(dòng)、定鉗口使用螺栓進(jìn)行連接固定。角度墊塊使用45號(hào)鋼由慢走絲線切割加工。

2.2巡邊、對(duì)刀方案確定：

由于角度墊塊是此套加工工藝的關(guān)鍵因素，故采用針對(duì)定鉗口側(cè)角度墊塊進(jìn)行巡邊、對(duì)刀，進(jìn)而間接確立刀具與工件坐標(biāo)系關(guān)系的方法。

2.3第一序中間槽口加工：

由于中間槽口位于外形對(duì)稱中心，故動(dòng)、定鉗口所使用的角度墊塊尺寸相同角度墊塊定位作用原理為固定于定鉗口上的角度墊塊為固定基準(zhǔn)，當(dāng)動(dòng)鉗口帶動(dòng)角度墊塊加緊工件后，由于外圓弧的表面和和側(cè)面被限定自由度，從而圓弧中心被限定；動(dòng)鉗口打開(kāi)時(shí)固定于動(dòng)鉗口上的角度墊塊遠(yuǎn)離定鉗口使得工件松開(kāi)，可取出工件。3. 專用工裝的設(shè)計(jì)加工要點(diǎn)：

3.1角度墊塊的設(shè)計(jì)和加工：

角度墊塊的設(shè)計(jì)是否合理，加工精度是否合格是整個(gè)工藝方案是否能夠達(dá)到預(yù)期效果的關(guān)鍵。

設(shè)計(jì)中角度墊塊應(yīng)當(dāng)注意與工件的接觸面并非越大越好，相反而是應(yīng)該盡量減少接觸面積，由于前序弧面加工的差異性不可避免，所以接觸面大只會(huì)使工件處于過(guò)定義定位或定位不實(shí)的情況，故通常設(shè)計(jì)包裹被加工區(qū)域接觸面積設(shè)定為經(jīng)驗(yàn)值40%即可達(dá)到理想效果。并適情況增加容屑槽。材質(zhì)與工件材質(zhì)比較，硬度不能太硬，否則容易壓傷工件。常用45號(hào)鋼制造。

角度墊塊一般采用慢走絲線切割切割關(guān)鍵定位面。但所使用的毛坯應(yīng)該先經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)和六面體磨削加工，以保證尺寸公差和形位公差。

3.2平口鉗改裝與調(diào)試：

平口鉗動(dòng)、定鉗口應(yīng)制造與角度墊塊相應(yīng)的螺紋孔以便連接固定。角度墊塊連接過(guò)程中應(yīng)注意使用百分表找正墊塊的定位基準(zhǔn)面與平口鉗定位基準(zhǔn)面的平行關(guān)系。并且在多只平口鉗組合使用時(shí)應(yīng)注意使用百分表找正多只平口鉗的定鉗口，使之共面。以保證將加工坐標(biāo)系的對(duì)刀誤差降到最低。

4. 結(jié)論：

本文通過(guò)使用三軸加工中心進(jìn)行直紋面弧板的加工實(shí)例，總結(jié)出利用專用鉗口固定塊的專用工裝，實(shí)現(xiàn)圓弧面上的多條向心溝槽的加工，達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這種加工方法具有構(gòu)思新穎、原理正確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、程序簡(jiǎn)便、制造容易、高效優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)。一旦擁有它，就能在普通加工中心上方便地加工以往依靠四軸加工中心制造的工件。特別適合中小企業(yè)和中小批量生產(chǎn)，且精度高、效率高、表面質(zhì)量好、刀具壽命長(zhǎng)。

5.參考文獻(xiàn)：

[1]季衛(wèi)東，李立強(qiáng).鍵槽銑床工件專用卡具設(shè)計(jì)[B].制造技術(shù)與機(jī)床2012（7）：181-183.