車削直角快插接頭加工工藝分析與改進(jìn)措施

李鳳初

摘 要：本文主要介紹了直角接頭在原來普車四爪夾具車削加工效果很不理想后，經(jīng)過制定和改進(jìn)新的工藝以及改造夾具。刀具及量具，提高了裝夾速度與測(cè)量的便利性，使加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量大大提高，同時(shí)也提高了經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：直角快插接頭 車削工藝 普車 數(shù)控車

一、車削直角快插接頭加工工藝分析

直角快插接頭是學(xué)校合辦企業(yè)的氣動(dòng)裝置加工件，加工數(shù)量多且用量大，精度要求高，是配套管夾頭件之一，規(guī)格16mm×16mm×32mm，零件圖技術(shù)要求如圖1所示。

圖1

該零件內(nèi)孔小，尺寸要求高，測(cè)量難度大。從圖中看出，零件為四方直角2A12鋁材料。加工先用普車四爪加工裝夾，再用劃線盤找正，固定其中兩面爪，再收緊另外兩爪夾緊。這樣，由于內(nèi)孔與密封膠圈相合，尺寸要求較高，表面粗糙度為Ra3.2，內(nèi)錐大端為φ13+0.02，內(nèi)錐小端按尺寸計(jì)算得φ11.26mm，所以擺動(dòng)小拖板5°，從里到外進(jìn)行加工切削。加工步驟是先用端面刀車削端面，用φ7mm鉆頭鉆孔，以零件端面為基準(zhǔn)鉆孔，深度為27.5mm。使用如圖3的內(nèi)孔刀加工內(nèi)孔φ10±0.02mm的尺寸，到深度為14mm的位置上，再用中拖板橫向切削到φ13+0.02處停3秒空刀切削，這樣主要為消除刀具橫向切削時(shí)刀具剛性不足造成的讓刀現(xiàn)象。小拖板向外均勻切削8mm，退刀返回零件的端面，此時(shí)車床高速進(jìn)行反轉(zhuǎn)，利用刀具的后角進(jìn)行切削φ12+0.02處，同時(shí)倒出45°角。這樣直角快插接頭的一端加工完畢，再采取同樣的加工方法加工接頭另一端。通過上述加工分析可見，該直角快插接頭的同心度難保證，尺寸難測(cè)量，因此只能剖開接頭進(jìn)行抽檢內(nèi)孔或通過管夾頭再進(jìn)行配合檢測(cè)。而且從整體的加工數(shù)量來分析，每班加工的數(shù)量有限，難以滿足裝配的需要，并且裝配后會(huì)出現(xiàn)多種不良的問題，如當(dāng)接頭通入氣壓后，管與管夾頭配合緊密度不夠，與密封膠圈配合時(shí)有漏氣現(xiàn)象，并出現(xiàn)雜音現(xiàn)象。

綜上所述情況，采用以上加工方法，難以滿足大批量的生產(chǎn)需要，不能按時(shí)裝配交貨，從而影響經(jīng)濟(jì)效益。為此，我們重新分析該零件的加工工藝，考慮通過改造裝夾工藝提高零件的裝夾速度，改進(jìn)加工工藝路線和改革量具及測(cè)量方法，以提高生產(chǎn)的質(zhì)量及數(shù)量，滿足生產(chǎn)的需要。

二、車削直角快插接頭加工工藝的改進(jìn)措施

1.改進(jìn)直角快插接頭裝夾工藝

根據(jù)該零件的形狀結(jié)構(gòu)分析，該零件規(guī)格16mm× 16mm×32mm的四方直角體，內(nèi)孔尺寸要求高，需定心裝夾，還要進(jìn)行掉頭裝夾后才能加工完畢。為提高裝夾時(shí)間，首先，采用45號(hào)鋼做如圖2所示輔具，該輔具在加工過程中要注意保持同心度只允許正負(fù)0.1mm，并在軸心線上找出中心點(diǎn)，以便銑出以槽低為測(cè)量基準(zhǔn)，高2mm，寬30mm的平面，垂直槽低8+0.05處鉆孔φ8.75mm，攻螺紋M10。選用M10長20mm六角螺栓，以防在緊固零件時(shí)出現(xiàn)螺栓斷裂。這樣我們只要采用三爪自定心軟爪夾具夾緊φ40mm就可以進(jìn)行裝卸零件。由于零件是鋁型材料，固定的夾緊力也要注意均勻一致，以免零件變形，影響加工質(zhì)量。

圖2

這樣一個(gè)簡(jiǎn)單夾具，既能滿足在車床上零件的快速定位裝夾，又能在車削加工后迅速拆卸;既節(jié)省了時(shí)間，又能一次性加工，保證內(nèi)孔同心度要求。

2.改進(jìn)刀具及切削工藝

經(jīng)改良的數(shù)控車床GSK980TA與普車都是四刀位的刀架，但區(qū)別在于普車的鉆頭裝在尾座上，每加工一個(gè)零件都要進(jìn)行手動(dòng)鉆孔兩次。而在加工內(nèi)孔φ12+0.02處，普車要利用刀具的后角進(jìn)行加工，而且車床在高速急停后反轉(zhuǎn)加工，這樣對(duì)車床電動(dòng)機(jī)極易損壞。而在數(shù)控車床上加工就可以避免以上存在的問題，而且鉆頭可裝在刀架位上。由于該直角快插接頭內(nèi)孔較細(xì)并要求高，因此我們采用W18Cr4V高速鋼制造如圖3所示刀具，只是刀桿磨成圓形，并在保證內(nèi)孔加工退刀不碰撞的情況下，刀桿盡可能選取適合的最大直徑，以加強(qiáng)車刀的剛性。由于φ10±0.02處垂直于軸心線，所以要求車刀的副偏角要在-2°～-4°之間，主切削刃寬度盡可能少于3mm。另外鋁型材料在車削過程中容易使刀具產(chǎn)生積屑瘤，造成加工質(zhì)量降低，因此有必要把車刀的前角增大。增大前角可使車刀更鋒利，切削更順暢，且切屑容易排出;使切屑底層對(duì)前刀面縱向加工時(shí)的阻力減少，使摩擦力產(chǎn)生的切削溫度降低，這樣又能避免積屑瘤的產(chǎn)生，而影響加工精度。

圖3

3.改進(jìn)直角快插接頭測(cè)量及量具工藝

以往檢測(cè)直角快插接頭時(shí)主要靠剖開零件的方式抽檢內(nèi)孔的錐度，或用管夾頭進(jìn)行配合檢測(cè)，往往難以保證工件的尺寸，而常出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，嚴(yán)重的在通壓后與膠管分離，因此對(duì)直角快插接頭的測(cè)量要求非常嚴(yán)格。為了減少剖開直角快插接頭，筆者將0～125mm兩用游標(biāo)卡尺改造，如圖4所示。

圖4

首先，把主尺與副尺合上，使主尺與副尺為零，擰緊副尺的緊固螺釘，用線切割將內(nèi)量爪加工出一個(gè)R10內(nèi)圓弧。圓弧深度應(yīng)大于3mm，避免在測(cè)量錐度時(shí)碰到φ10±0.02處而影響測(cè)量結(jié)果。由于卡尺的內(nèi)外量爪是刀口形狀，而工件內(nèi)錐度為5°，所以需要將內(nèi)爪的爪尖與內(nèi)爪面線切割加工至7°～9°，這樣可以更精確地測(cè)量出錐度φ13+0.02的尺寸。同時(shí)，內(nèi)量爪的測(cè)量面不宜太大，尺寸在2mm較為適合。

量具通過改造后，大大節(jié)省了測(cè)量時(shí)間，提高了檢測(cè)效果。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，現(xiàn)在不用剖開式測(cè)量，就能快速準(zhǔn)確地檢驗(yàn)接頭工件是否達(dá)到接頭與管夾頭的配合要求。

4.直角快插接頭車削工藝方案

直角快插接頭車削加工工藝是裝夾—鉆孔—車端面—車臺(tái)階—車錐度—倒角。直角快插接頭是2A12鋁型材料，該材料的特點(diǎn)是硬度與熔點(diǎn)低（約650℃），切削負(fù)荷小，故切削刀具選用高速鋼W18Cr4V。該刀具易磨且鋒利，可以減少加工中產(chǎn)生的振動(dòng)及刀具刃口磨損，有利于降低工件表面粗糙度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。我們確定1號(hào)刀為端面刀（基準(zhǔn)刀），2號(hào)刀為內(nèi)孔刀，3號(hào)刀裝φ7mm鉆頭（要制作裝鉆頭的夾具或把鉆頭柄兩側(cè)面進(jìn)行線切割加工等，圖略）。首先，用1號(hào)刀車削工件端面，用2號(hào)內(nèi)孔刀加工臺(tái)階孔φ12+0.02處，倒角及車削錐度φ13+0.02處。其次主軸轉(zhuǎn)速選用S1200，這樣在高速切削時(shí)積屑瘤不易產(chǎn)生，也有利于降低表面粗糙度。另外要選用合適的切削液，由于2A12鋁型材料熔點(diǎn)低容易粘刀且產(chǎn)生積屑瘤及爛孔等現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響加工質(zhì)量，因此選用2號(hào)定子油具有冷卻潤滑與清洗功能，這樣在加工中既能降溫潤滑，又能提高產(chǎn)品質(zhì)量并延長刀具壽命。

5.直角快插接頭加工的數(shù)控工藝編程

根據(jù)直角快插接頭的加工工藝及相關(guān)工序的制定，本程序的工件原點(diǎn)選在左端面，建立工件坐標(biāo)系為X100﹑Z100，具體編程如下：

O1123

N10 G00 X100 Z100

N20 M03 S600 T0303 M08

N30 G00 X0 Z3

N40 G1 W-31 F40

N50 Z3 F70

N60 G00 X100 Z100 M05

N70 T0101

N80 M03 S1200

N90 G00 X30 Z0

N100 G1 X0

N110 G00 X100 Z100

N120 T0202

N130 G00 X8 Z3

N140 G73 U-4 W0 R0.003

N150 G73 P160 Q230 U-0.3 W0 F100

N160 G00 X12

N170 G1 Z0 F100

N180 W-2

N190 X10 W-1

N200 W-2

N210 X11.3

N220 X13 W-10

N230 X8

N240 Z3

N250 G70 P160 Q230

N260 G00 Z100

N270 X100 M05

N280 M09 T0100

N290 M30

綜上所述，改良后的夾具﹑刀具與量具，在普車與數(shù)控車加工直角快插接頭工件的數(shù)量比原來提高了十多倍，而且工件全部尺寸都符合圖樣的要求，安裝時(shí)質(zhì)量穩(wěn)定可靠，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]羅學(xué)科.數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

（作者單位：廣東省肇慶市交通技工學(xué)校）