數(shù)控車(chē)床典型零件加工工藝分析與研究

趙金鳳

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 德州 253000）

0引 言

數(shù)控車(chē)床加工中，數(shù)控加工工藝的制訂是最關(guān)鍵的一步。工藝是否合理直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量與加工效率。本文以2014年山東省數(shù)控車(chē)技能大賽實(shí)操試題為例，對(duì)零件的尺寸精度、形位精度進(jìn)行分析，并制訂加工工藝，合理的加工工藝是取得勝利的關(guān)鍵因素。

圖1零件加工內(nèi)容包括外圓、階臺(tái)、內(nèi)孔、外圓弧面、橢圓面、內(nèi)外圓錐面、槽、內(nèi)外螺紋等，大部分尺寸都有公差要求，而且精度很高，從0.012～0.03mm不等，形位公差平行度與同軸度要求也很高，關(guān)鍵尺寸的表面粗糙度為Ra0.8。

1 加工路線的分析

圖1

為了保證平行度和同軸度的精度要求，先粗加工左端為φ70×30 mm，然后夾持該外圓，粗車(chē)右端各部尺寸；調(diào)頭粗精加工左端各部尺寸，最后，以內(nèi)錐定位，兩頂尖精加工右端各部尺寸。本零件兩端都要加工，坐標(biāo)原點(diǎn)分別設(shè)在兩端面與工件軸線的交點(diǎn)處，工藝路線安排如下：

1）三爪卡盤(pán)夾持工件右端，伸出長(zhǎng)度60 mm左右，粗車(chē)左端。a.粗車(chē)零件外圓為φ70×30 mm；b.粗車(chē)零件端面，留精加工余量0.3 mm；c.鉆φ20 mm的底孔，深46 mm。

2）調(diào)頭，夾持 φ70×30 mm 外圓。 a.粗車(chē)端面，保證總長(zhǎng)，注意左端有余量 0.3 mm；b.粗車(chē)外圓 φ80×10.5 mm、φ67×40.5 mm、φ41×5.5mm、φ31×24.8 mm。c.鉆 φ20 mm 的底孔，深25 mm；d.粗精車(chē)內(nèi)孔至尺寸，內(nèi)孔倒角60°。

3）調(diào)頭，夾持 Φ67×40.5 外圓。a.精車(chē)端面，保證總長(zhǎng)；b.精車(chē)內(nèi)槽、內(nèi)螺紋M30×1.5至尺寸；c.精車(chē)內(nèi)孔、莫氏5號(hào)內(nèi)錐至尺寸；d.精車(chē)外圓 φ78、R13圓弧至尺寸；e.鉆φ20 mm的底孔，深25 mm。

4）車(chē)削莫氏5號(hào)錐堵作為前頂尖，兩頂尖夾持車(chē)削右端各部。a.用G73、宏程序車(chē)削外圓、圓弧、橢圓、錐面；b.車(chē)削兩槽至尺寸；c.粗精車(chē)螺紋M30×1.5至尺寸。

也可用軟件自動(dòng)編程加工右端各部尺寸，這有利于各加工表面的銜接。右端內(nèi)孔也可安排在最后加工，這有利于提高工件的剛性。

在比賽現(xiàn)場(chǎng)也有選手沒(méi)有選擇上面的加工路線，而是先粗加工右端各部尺寸，再夾持右端粗精加工左端各部尺寸，最后夾持左端精加工右端各部尺寸。沒(méi)有采用莫氏錐堵，兩頂尖加工右端各尺寸。這種加工工藝采用找正的方法保證平行度和同軸度是很難保證的。通過(guò)檢測(cè)零件也證實(shí)了該工藝的不合理性，不但平行度和同軸度超差，而且φ78外圓的長(zhǎng)度也超差。

2 刀具的選擇

1）車(chē)刀的安裝順序。合理的加工工藝有利于選擇刀具，該零件需要的刀具有粗精車(chē)的外圓車(chē)刀2把，內(nèi)孔、內(nèi)槽、內(nèi)螺紋車(chē)刀各一把，外圓槽、外螺紋車(chē)刀各一把，麻花鉆1把。數(shù)控車(chē)床用的是4工位四方電動(dòng)刀架，一次只能安裝4把刀具，所以的必須安排好刀具的先后順序，避免多次安裝，從而增加輔助時(shí)間。可以根據(jù)加工路線，先安裝外圓粗車(chē)刀，粗車(chē)后卸下，再安裝精車(chē)刀和孔加工刀具，最后卸下孔加工刀具，然后安裝車(chē)槽刀和外螺紋車(chē)刀。

2）車(chē)刀的材料。車(chē)刀材料的合理選擇，直接影響零件的表面質(zhì)量和尺寸精度。零件的材料為45圓鋼，最好選擇可轉(zhuǎn)位車(chē)刀，可合理進(jìn)行刀補(bǔ)，保證圓弧、錐面、橢圓面的尺寸與形狀精度。刀片以涂層刀片為最佳，因涂層刀片的耐磨性好，這有利于保證尺寸精度和表面粗糙度要求。好的刀具選擇、合理的切削用量是保證零件尺寸精度和表面粗糙度的重要措施。

3 工裝的設(shè)計(jì)

要想保證φ40外圓軸線對(duì)基準(zhǔn)（莫氏5號(hào)內(nèi)錐軸線）的同軸度、R4.5圓弧右端面對(duì)基準(zhǔn)（零件的左端面）的平行度要求，靠三爪卡盤(pán)夾持是實(shí)現(xiàn)不了的，被測(cè)要素與基準(zhǔn)面不能在一次裝夾中完成，如果卡盤(pán)有跳動(dòng)誤差，用百分表找正無(wú)法保證。只能設(shè)計(jì)一個(gè)裝夾零件的莫氏錐頂尖，與工件的內(nèi)錐配合，實(shí)現(xiàn)以基準(zhǔn)定位，加工被測(cè)要素，以保證平行度和同軸度的精度要求。這里要注意，在使用莫氏錐頂尖的時(shí)候必須在本機(jī)床上臨時(shí)加工，不可卸下。下次使用，莫氏錐面必須重新加工。莫氏錐頂尖由φ32×20圓柱與20 mm長(zhǎng)的莫氏5號(hào)圓錐組成。

4結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明，在大賽中奪冠的數(shù)控技術(shù)能手，能制訂出合理的加工工藝是關(guān)鍵。在制訂加工工藝時(shí)，必須結(jié)合零件的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度以及零件的材料、生產(chǎn)類(lèi)型認(rèn)真研究分析，才能設(shè)計(jì)出合理和最優(yōu)的數(shù)控加工工藝。

［1］ 苗萬(wàn)里，吳志強(qiáng).銑床新型四聯(lián)齒輪的設(shè)計(jì)及其加工［J］.機(jī)械工程師，2009（ 11）：132-133.

［2］ 李顯寬.數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（ 9） ：105-107.

［3］ 馬峰.數(shù)控加工工藝及工藝路線的探討［J］.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2013（ 9） ：101-102.

［ 4］ 張永權(quán).零件“ 手柄”數(shù)控加工工藝分析［ J］.機(jī)械工人，2007（ 3）：75-77.