振動(dòng)臺(tái)振子加工工藝改進(jìn)

改造者：金黎明 劉泳生 陳貴榮

振動(dòng)臺(tái)振子加工工藝改進(jìn)

改造者：金黎明 劉泳生 陳貴榮

在科技高速發(fā)展時(shí)代，機(jī)械加工設(shè)備也與時(shí)俱進(jìn)，不斷突破原有技術(shù)，向高速、高精、高效發(fā)展。本文針對(duì)振動(dòng)臺(tái)振子傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，通過選用高精加工設(shè)備和制定新工藝進(jìn)行加工，突破了傳統(tǒng)的加工方法，提升了零件質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為企業(yè)同類或近似零件的加工工藝提供參照。

圖1　

我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，也是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要階段，機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要因素，但目前我國(guó)機(jī)械加工雖在快速發(fā)展壯大，機(jī)械加工裝備、生產(chǎn)總量和技術(shù)人員數(shù)量位列世界前茅，但裝備先進(jìn)性和加工工藝創(chuàng)新性遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，設(shè)備總體構(gòu)成比十分落后。譬如筆者前階段所承接的振動(dòng)臺(tái)振子零件的加工工藝，該零件形位公差要求較高，以前在其他機(jī)械加工廠采用傳統(tǒng)的機(jī)加工設(shè)備和工藝進(jìn)行生產(chǎn)加工，沒有創(chuàng)新改革采用新設(shè)備新工藝，雖然能完成生產(chǎn)訂單，但零件質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)工序多、效率低，利潤(rùn)不高，而筆者承接該訂單后，根據(jù)車間設(shè)備情況，進(jìn)行創(chuàng)新改革，采用新設(shè)備新工藝生產(chǎn)加工，大大節(jié)省了勞動(dòng)力，即保證質(zhì)量又提升生產(chǎn)效率，為單位增創(chuàng)收益。下面筆者對(duì)振子零件的加工工藝改進(jìn)進(jìn)行具體分析介紹。

零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求

1.零件圖樣（見圖1）

2.零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該零件安裝于進(jìn)口中高頻振動(dòng)臺(tái)中心位置（如圖2），是振動(dòng)臺(tái)的重要組成部分，振子（如圖3）屬于軸類零件，整體由外圓和內(nèi)孔、鍵槽、螺紋孔組成，從外觀形狀可采用車削加工，局部鍵槽和螺紋孔可采用銑削加工，零件總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但零件下端φ46.5外圓和φ44.5內(nèi)孔，形成壁厚為1的薄壁，切削加工中切削力作用易引起變形，加工中產(chǎn)生熱量，冷卻不充分易引起變形，另外不能一次裝夾完成零件加工，且鍵槽和螺紋孔較多，在傳統(tǒng)加工中，需多工序多次裝夾加工。

3.零件技術(shù)要求

該零件選用6061鋁材，屬易切削材料；絕大部分尺寸公差到0.03～0.1，其余未標(biāo)注尺寸公差按GB/T 1804-200，精密f級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；而該零件形位公差要求較高，均以φ50端面為基準(zhǔn)面，U型槽端面與基準(zhǔn)面的平行度為0.05，頂面1/4螺紋孔與基準(zhǔn)面垂直度為0.01，φ50、φ46.5分別與基準(zhǔn)面垂直度為0.03，內(nèi)孔φ12端面與基準(zhǔn)面平行度為0.05，其余未標(biāo)注形位公差按GB/T 1804-1996，精密H級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，所有以中軸為軸的圓同軸度為0，03mm； φ50外圓柱面表面粗糙度為Ra0.8，其余未注表面粗糙為Ra1.6，要求未標(biāo)注倒角要倒鈍，另外該零件有兩個(gè)1/4美制標(biāo)準(zhǔn)細(xì)牙螺紋孔，加工這兩個(gè)螺紋孔時(shí)，須注意底孔直徑和選用1/4絲錐。

從該零件尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等技術(shù)要求分析，該零件屬于精密零件。

圖2　振子安裝位置

圖3　振子實(shí)物圖

傳統(tǒng)加工工藝分析

該零件以前在其他機(jī)加工廠的生產(chǎn)加工，采用工序集中法，進(jìn)行制定加工工藝，并選用普通經(jīng)濟(jì)型數(shù)車控車床和三、四軸加工中心設(shè)備加工。該加工工藝流程為。

1.在數(shù)控車床上進(jìn)行車削加工：夾持零件毛坯下端車削基準(zhǔn)端面、φ50和φ62外圓面→鉆端面孔底徑φ5.45→選用1/4絲錐攻螺紋→調(diào)頭夾持φ50外圓面控制總長(zhǎng)→鉆孔成φ20、深度46→車孔成直徑44.5、深度46→鉆內(nèi)端面孔底徑φ5.45→選用1/4絲錐攻螺紋→內(nèi)端面槽成大端φ44.5、小端φ12→車削外圓φ52和φ46.5。

2.在三軸加工中心上選用三爪卡盤裝夾進(jìn)行銑削加工：夾持φ50外圓面銑削兩個(gè)φ6.5孔→調(diào)頭裝夾，須制作內(nèi)撐φ44.5內(nèi)孔面且與兩個(gè)φ6.5孔配合的軸類工裝，既保護(hù)內(nèi)孔，又可以定位→銑削三個(gè)U型槽→鉆三個(gè)底徑φ2.5孔→選用M3絲錐機(jī)攻3個(gè)M3螺紋孔。

3.在四軸加工中心上進(jìn)行銑削加工：夾持φ50外圓面銑削4個(gè)寬2的鍵槽。

以上為傳統(tǒng)加工工藝流程，通過該流程分析及試驗(yàn)加工，筆者總結(jié)出原有加工工藝存在以下問題。

1.裝夾次數(shù)多，零件質(zhì)量波動(dòng)大。該流程總共需要5次裝夾才能完成零件加工，其中車削加工時(shí)需要2次裝夾，銑削工序需要3次裝夾，零件測(cè)量次數(shù)也隨著增多。所以每次裝夾都形成夾具累積誤差、拖表校正累積誤差、測(cè)量誤差，造成零件質(zhì)量波動(dòng)性較大。

2.拖表校正次數(shù)多，生產(chǎn)效率低。由于需要多次裝夾加工，零件形位公差要求較高，所以每次裝夾均需要拖表控制形位公差既形成累積誤差，又浪費(fèi)很多拖表校正時(shí)間，造成零件垂直度、平行度、同軸度不穩(wěn)定，生產(chǎn)加工效率低。

3.工序多，占用設(shè)備、人員，增大生產(chǎn)成本。該流程總共需要5道工序，其中車削需要2道工序、銑削需要3道工序，占用了數(shù)車、三軸加工中心、四軸加工中心3種加工設(shè)備，也占用了3個(gè)崗位技術(shù)人員，造成生產(chǎn)成本增大。

4.銑削U型槽時(shí)，薄壁易變形。由于銑削U型槽時(shí)，采用卡盤夾緊外圓和內(nèi)撐軸類工裝定位并保護(hù)薄壁，但實(shí)際銑削過程中，刀具與零件形成徑向攛動(dòng)，使薄壁與內(nèi)撐軸產(chǎn)生頻繁摩擦，造成薄壁發(fā)生微小變形。

改進(jìn)加工工藝

針對(duì)傳統(tǒng)加工工藝存在的上述問題，對(duì)振子零件的加工工藝作如下改進(jìn)。

1.選用先進(jìn)設(shè)備

只選用FANUC Oi-TD數(shù)控系統(tǒng)的車銑復(fù)合車削中心（如圖4）加工該零件，雖然選用該機(jī)床會(huì)造成設(shè)備折舊、用電、員工成本高，但綜合比較原有工藝需要選用三種數(shù)控設(shè)備加工零件的設(shè)備折舊、用電、員工成本。筆者經(jīng)過成本核算，匯總對(duì)比，選用車削中心比選用另外三種設(shè)備加工，成本比原有降低2/3。且選該設(shè)備可以一起完成車削、銑削工序，減少零件裝夾次數(shù)、校正時(shí)間、人員、設(shè)備。

2.改進(jìn)原有工藝流程

由于所選用的設(shè)備能實(shí)現(xiàn)車銑結(jié)合，所以在加工工藝流程上，需要進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)。

表1　新工藝與傳統(tǒng)工藝成效對(duì)比表

圖4　車銑復(fù)合車削中心

圖5　第一道工序裝夾加工

1.第一道車銑工序

夾持零件毛坯下端車削基準(zhǔn)端面、φ50和φ62外圓面→調(diào)用銑削動(dòng)力頭鉆端面孔底徑φ5.45→選用1/4機(jī)用絲錐攻螺紋→選用立銑刀銑削三個(gè)U型槽→鉆三個(gè)底徑φ2.5孔→選用M3機(jī)用絲錐機(jī)攻3個(gè)M3螺紋孔。如圖5所示。

2.第二道車銑工序

調(diào)頭夾持φ50外圓面控制總長(zhǎng)→鉆孔成φ20、深度46→車孔成直徑44.5、深度46→調(diào)用銑削動(dòng)力頭鉆內(nèi)端面孔底徑φ5.45→選用1/4機(jī)用絲錐攻螺紋→車削內(nèi)端面槽成大端φ44.5、小端φ12→車削外圓φ52和φ46.5→調(diào)用銑削動(dòng)力頭銑削兩個(gè)φ6.5孔→調(diào)用銑削動(dòng)力頭轉(zhuǎn)動(dòng)90度，銑削4個(gè)寬2的鍵槽。如圖6所示。

圖6　第二道工序裝夾加工

生產(chǎn)成效

本次工藝改進(jìn)使零件質(zhì)量、效率等方面有很大提升，具體成效可見表1。

通過以上實(shí)踐加工綜合對(duì)比，新工藝明顯提升了生產(chǎn)效率、節(jié)省了生產(chǎn)成本，且零件質(zhì)量得到保證，使企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。通過此工藝實(shí)踐證明，對(duì)于同類或近似類的軸類零件同樣可以采用本加工工藝思路，為企業(yè)生產(chǎn)加工提供更科學(xué)有效的工藝參照。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.10.032