基于車銑復(fù)合數(shù)控加工工藝研究

陳錫財

文章編號：2095-6835（2017）04-0112-02

摘 要：加工效率和精度是金屬加工領(lǐng)域追求的永恒目標(biāo)。隨著數(shù)控機床技術(shù)的進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟。以連接環(huán)為例，探討了車銑復(fù)合的數(shù)控加工工藝，闡述了加工過程中的注意事項，旨在提高復(fù)合加工的加工效率和精度。

關(guān)鍵詞：復(fù)合加工；加工精度；數(shù)控加工；車銑

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.112

復(fù)合加工作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)，是目前國際上機械加工領(lǐng)域最流行的加工工藝之一。所謂“復(fù)合加工”，就是在一臺機床上實現(xiàn)幾種不同的加工工藝。這樣做，能夠縮短工藝鏈，減少零件裝夾次數(shù)，提高零件的生產(chǎn)效率。在復(fù)合加工中，應(yīng)用最廣泛、難度最大的就是車銑復(fù)合加工?？偟膩砜?，車銑復(fù)合零件的加工并不只是簡單的車銑結(jié)合，而是需要考慮加工的先后次序和裝夾方案，以保證加工精度。

1 圖樣分析

為了便于理解，本文首先介紹連接環(huán)零件的加工內(nèi)容。零件材料為AISI1045，查閱機械設(shè)計手冊可知，AISI1045為美國材料牌號，對應(yīng)國內(nèi)牌號為45#鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，加工性能好，加工變形小。連接環(huán)主要加工內(nèi)容如表1所示。

由表1中的數(shù)據(jù)可以知道，連接環(huán)的主要加工難點為Φ135h7 mm外圓直徑和Φ70H7 mm內(nèi)孔。此外，端面上的孔和外圓內(nèi)孔需要使用不同的機床類型加工，需要車銑復(fù)合加工。

2 制訂工藝路線

根據(jù)零件工藝特性和車銑復(fù)合數(shù)控車床的工藝特點，考慮零件裝夾要求，選用直徑為140 mm、長度為26 mm的棒料作為毛坯。此零件分3次裝夾，選用棒料做毛坯，第一次使用數(shù)控車床完成外圓、內(nèi)孔的加工，第二次使用數(shù)控車床完成零件總厚加工，第三次使用加工中心完成沉孔、螺紋孔、U形槽的加工。在此過程中，備料45#鋼棒料，Φ140 mm×26 mm；鉆孔鉆Φ40孔；車外圓內(nèi)孔三爪卡盤裝夾從車端面、外圓、內(nèi)孔入手；車總厚三爪卡盤的裝夾，從車端面入手，以保證總厚；對于打孔銑槽，則包括三爪卡盤、打沉孔、螺紋孔、銑U形槽。

3 夾具選用

針對加工零件和加工數(shù)控設(shè)備的實際情況，零件分3次裝夾。加工左端時，以毛坯外圓為基準(zhǔn)，選用三爪卡盤和軟爪裝夾，零件伸出量為21 mm。加工右端時，采用已經(jīng)加工完畢的Φ135H7 mm外圓作為定位基準(zhǔn)，選用三爪卡盤+軟爪裝夾。為了保證已經(jīng)加工完畢的Φ135h7 mm外圓表面不被夾傷，可以在裝夾部位墊銅皮。加工端面上的孔時，采用已經(jīng)加工完畢的Φ70H7 mm內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，選用三爪卡盤+反爪裝夾。為了保證已經(jīng)加工完畢的Φ70H7 mm內(nèi)孔表面不被夾傷，可以在裝夾部位墊銅皮。

4 刀具和切削用量選擇

4.1 外圓刀和切削用量的選擇

根據(jù)零件特點和加工內(nèi)容，外圓加工分粗精加工，選用SANDVIK系統(tǒng)刀具，選擇DCLNL2020M09刀桿。為了與刀架相匹配，使用菱形刀片，分別選擇CNMG090408-PR和CCMT090404-PF刀片，CNMG090408-PR刀尖R角略大，刀具強度高，刀尖鋒利程度低，適合粗加工；CCMT090404-PF刀尖R角小，刀具強度低，刀尖鋒利程度高，適合精加工。由于本零件的外圓比較大，所以，粗車轉(zhuǎn)速選擇為600 r/min，以保證線速度不會過大。根據(jù)粗車盡可能快地去除多余材料的原則，結(jié)合SANDVIK刀具手冊，選擇切深2.5 mm，進(jìn)給0.25 mm/r。為了保證精車表面粗糙度的兼顧率，選擇轉(zhuǎn)速600 r/min，切深2.5 mm，進(jìn)給0.25 mm/r。

4.2 內(nèi)孔車刀和切削用量的選擇

一般而言，車削內(nèi)孔時，必須先在棒料上打預(yù)孔，預(yù)孔尺寸盡可能大，一般以小于零件圖上最小內(nèi)孔3～4 mm為最佳。但是，該零件的最小孔徑比較大，受選用機床的限制，所能安裝的鉆頭最大為Φ40 mm，只能鉆削Φ40 mm的孔，因此，最終預(yù)孔孔徑為Φ40 mm。根據(jù)預(yù)孔孔徑，選擇20M-SCLCR06的刀桿，該刀桿直徑比較粗，剛性比較好。

內(nèi)孔直徑相對外圓較小，轉(zhuǎn)速可以適當(dāng)加大。車削內(nèi)孔時，由于切削條件比較差，而且內(nèi)孔刀的刀桿一般比外圓刀的刀桿剛性差，所以，車削內(nèi)孔的切削深度要比車削外圓小。因此，該零件粗車內(nèi)孔時，選擇轉(zhuǎn)速1 500 r/min，則切深2 mm，進(jìn)給0.2 mm/r；選擇轉(zhuǎn)速1 800 r/min，則切深0.3 mm，進(jìn)給0.1 mm/r。

4.3 沉頭孔加工刀具和切削用量的選擇

沉頭孔為安裝螺栓用的，精度要求不高。因此，采用鉆孔完成時，首先采用R840-0500-30-A0A型號的鉆頭，鉆Φ6 mm的通孔。由于鉆頭直徑比較小，查閱SANDVIK刀具手冊，采用轉(zhuǎn)速1 500 r/min，切深6 mm，進(jìn)給320 mm/min。然后選用R216.32-15030-AC10P型號的平底鉆，鉆Φ15 mm的沉頭孔，

可以節(jié)約銑削時間，提高加工效率。由于鉆頭直徑比較大，根據(jù)切削用量手冊，采用轉(zhuǎn)速800 r/min，進(jìn)給80 mm/min。

4.4 U形槽加工刀具和切削用量的選擇

加工U形開口槽時，可以采用與U形槽等直徑的刀直接加工，也可以采用比槽寬小的刀加工。采用與U形槽等直徑的刀直接加工的優(yōu)勢是效率高，編程方便，缺點是尺寸由刀具決定，不能通過程序調(diào)整；采用比槽寬小的刀加工的優(yōu)勢是尺寸可以由程序決定，調(diào)整方便，缺點是效率相對比較低。考慮到U形槽的公差為0.1，為了保證U形槽的加工精度，不能采用Φ10 mm的立銑刀直接加工，需要用小于Φ10 mm的銑刀編程銑削外形。同時，考慮到刀具的剛性和加工效率，采用Φ8 mm的立銑刀，型號為R216.32-08030-AC10P，查閱SANDVIK刀具手冊，確定轉(zhuǎn)速3 200 r/min，切深2 mm，進(jìn)給800 mm/min。

4.5 螺紋孔加工刀具和切削用量的選擇

M6螺紋的加工，Φ5 mm的鉆頭鉆底孔，然后選擇M6×1的絲錐攻絲。攻絲時，需要保證進(jìn)給量=轉(zhuǎn)速×螺距，所以，選用轉(zhuǎn)速為1 000 r/min，進(jìn)給為1 000 mm/min。

5 加工總結(jié)

該零件在加工工藝設(shè)計中的特殊之處，主要表現(xiàn)在以下2個方面：①靈活應(yīng)用了三爪卡盤。三爪卡盤是一種應(yīng)用廣泛的通用夾具，不但可以用于車床上，也可以用于銑削加工中心上。三爪卡盤可以使用正爪來夾持外圓，也可以使用反爪來夾持內(nèi)孔，要保證多次裝夾的同軸度。②在加工連接環(huán)圓周上的U形開口槽時，采用比槽寬小的刀加工，從而更好地保證加工精度。

在銑削加工中心上對圓形零件對刀時，因為外圓已經(jīng)加工到位，所以，可以使用機械式尋邊器。使用機械式尋邊器對圓形零件尋邊時，在尋X方向時，要保持Y軸坐標(biāo)不變；在尋Y方向時，要保持X軸坐標(biāo)不變。

6 結(jié)束語

綜上所述，如何根據(jù)零件工藝特性和車銑復(fù)合數(shù)控車床的工藝特點制訂合理的工藝路線，選用合理的加工夾具、刀具，是實現(xiàn)高效精密加工的關(guān)鍵。針對文中所述問題，結(jié)合加工實踐，進(jìn)行了一系列的探究，提出了一些自己的見解，具有一定的參考價值。雖然車銑復(fù)合數(shù)控車床設(shè)備的單臺價格比較高，但由于制造工藝鏈的縮短和產(chǎn)品所需設(shè)備的減少，以及工裝夾具數(shù)量、車間占地面積和設(shè)備維護(hù)費用的減少，能夠有效降低總體固定資產(chǎn)的投資、生產(chǎn)運作和管理成本。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕