復(fù)雜橢球部件的數(shù)控車削加工工藝研究

岳宏梅

摘要：本文主要根據(jù)某種具體的復(fù)雜橢球部件，在分析其零件工藝特點以及加工難度的基礎(chǔ)上，診針對其存在的問題，比如加工工藝性能較差、強度性能不高，剛性差以及加工過程中容易變形等弊端，通過制定出合理的數(shù)控車削加工工藝操作方案，選擇適合的數(shù)控車床、道具類型以及規(guī)格，采取正確的工件裝夾方式，準確高效的完成各個零件的加工工作，進而實現(xiàn)實際的裝置效果。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜橢球部件；數(shù)控車削；加工工藝；特點分析；研究

隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，機械產(chǎn)品零部件逐漸呈精密、復(fù)雜化。當前加工業(yè)追求的目標是如何合理確保產(chǎn)品的加工質(zhì)量、提升生產(chǎn)效率，降低廢品率，實現(xiàn)零部件預(yù)期的性能。本文主要以具體的復(fù)雜橢球部件為例，通過合理安排各部分零件的加工工藝順序，選擇出合適的刀具和切削用量，設(shè)計出科學(xué)的工裝夾具，進而有效解決復(fù)雜橢球部件加工工藝性能差、裝夾難等問題。

1 對復(fù)雜橢球部件的加工特點分析

如下圖所示，該橢球部件主要是由七個零部件所構(gòu)成的，材料性質(zhì)為鋁合金，要求在數(shù)控車床上將其全部完成。從圖上可以看出該部件形狀比較復(fù)雜，其中1和2件表面都是橢圓輪廓面，且為待螺紋的薄壁件；第4、5件表面是橢圓輪廓面，內(nèi)輪廓為球面。件3是帶橢圓外輪廓面及內(nèi)螺紋的薄壁件。件6是球狀。單間零件工程圖如下圖：

其主要的施工難點分為以下幾點：第一，如何準確保證各個零件之間的同軸度，這同樣也是各個零件進行正確裝配的關(guān)鍵點。

2 數(shù)控車削加工工序的劃分原則以及選擇

在數(shù)控車削加工工序中，一般是按照刀具或者加工表面來區(qū)分工序的，應(yīng)當從以下幾個因素來考慮：

2.1 保證質(zhì)量

為了保證工件的加工準確性，一般來說，應(yīng)當按照工集中的原則來進行工序劃分，也就是工序一次性裝夾定位，粗、精加工盡可能全部完成，但是當熱變形和切削變形對工件加工精度發(fā)生比較大的影響時，應(yīng)將粗、精加工分開來進行。

2.2 提高效率

在數(shù)控車削過程中，為了減少換刀的次數(shù)，節(jié)省換刀的時間，應(yīng)當盡量將需要用同一把刀具的加工部位全部完成之后，再替換為另一把刀具來加工其它部位，同時還盡量減少空行程，用同一把到加工工件的多個部位，以最短的線路到達各個加工部位。

2.3 對車刀刀位點的選擇

所謂的刀位點就是在進行程序編制過程中，刀具所選擇的的代表刀具的位置關(guān)鍵點，程序所描述的加工軌跡為該運動的運動軌跡。在數(shù)控車削中，從理論上來講的話可以選擇刀具上任意一個點作為刀位點，一般情況下，進行車刀刀點選擇時，要選擇在刀尖或者圓弧刀的中心上。但是為了便于編程，保證加工準確度，車刀刀位點的選擇具有一定的要求和技巧性，通常要注意一下幾點：第一，選擇刀具時能夠直接測量點，刀位點和刀具長度預(yù)調(diào)時的測定點應(yīng)盡量保持一致性，第二，在可能的情況下，刀位點能夠使刀具極限位置直接體現(xiàn)在程序的運動指令當中。第三，編程人員應(yīng)當直接和精度要求較高的尺寸或者難以測量的尺寸建立聯(lián)系；第四，編程人員要按照一般慣例選擇刀位點，不宜多變；第五，選定好的刀位點，在刀具調(diào)整圖中應(yīng)當以圖形為標注。

2.4 分層切削是刀具停止位置的確定

當工件外園表面的加工余量比較多的時候，需要分層多次走刀切削，從第二刀開始要特別注意防止刀走到重點時刀量的突增。如下圖所示，設(shè)置以90度主偏角的刀具分層車削外圓，合理安排每一刀的切削點，按照順序來，每段提前一小段距離。大約為0.05厘米，這樣一來，有利于延長刀具的使用壽命。如果每一刀都是停止在同一軸向位置上，走刀切削就有可能會受到大量沖擊，造成刀具出現(xiàn)損壞。

2.5 讓刀過程中補值的確定

對于薄壁工件來說，尤其是難切削材料的薄壁工件，切削過程中會因為工件的彈性變形而引起工件尺寸發(fā)生變化，一般是呈現(xiàn)外圈變大、內(nèi)孔變小的特點，此種情況被稱之為讓刀。讓刀的程度和切削時的背吃刀量有著一定聯(lián)系。通過采用這種方法，借助刀補值來合理調(diào)整范圍，就可以減少或者去除讓刀現(xiàn)象對加工精度的影響。

3 零部件的數(shù)控車削加工工藝研究

3.1 機床選擇

該零件的單件較小，而且是批量生產(chǎn)的。從零件形狀、材料以及加工精度等整體性要求來考慮，主要采用HTC2050FANUCOIMALE-MD數(shù)控車床。

3.2 專用工裝夾具的設(shè)計

為了順利完成各個零件之間的加工工作，使其達到圖紙的規(guī)定要求。特別設(shè)計了工裝夾具。

在進行加工件3時，首先加工左端內(nèi) 螺紋，然后通過主夾具利用螺旋夾緊的方式再加工右端內(nèi)螺紋，這樣一來可以保證件3左右內(nèi)螺紋的同軸度。其裝夾方式如上圖；

進行加工件4、5時，先添加外輪廓，然后利用主、副夾具，選用軸向夾緊的方式加工內(nèi)輪廓，這樣一來不僅有效解決了難裝夾的問題，還可以保證件4和件5內(nèi)輪廓的同軸度。

進行加工件1和件2時，首先加工內(nèi)輪廓，之后利用主夾具采用螺旋夾緊的方式，并對其它已經(jīng)加工好的零件作為結(jié)構(gòu)支撐，同時對件1和件2外輪廓展開加工。其裝夾方式如上。這樣可以解決薄壁件加工變形以及切削振動控制問題，還同時保證件1、2、3外輪廓接合面的光滑連貫性。

3.3 零件加工工藝順序安排

零件加工順序的合理性對零件的加工質(zhì)量有著決定性影響。還對生產(chǎn)率以及加工成本有一定的干擾，所以做好零件的加工順序工作是很重要的。

第一；加工件6和件7時，兩者都應(yīng)當采用一次性裝夾來完成加工。

第二；三爪夾持工件，精加工件3左端M41X1內(nèi)螺紋。

第三；三爪夾持件1、2外圈；粗、精加工內(nèi)橢圓輪廓面，M41X1外螺紋及定位圓柱面。

第四，三爪夾持件4、5，粗、精加工外橢圓輪廓面，但是務(wù)必要保證長度尺寸。

第五，加工夾具，先加工副夾具，再加工主夾具；

第六，待完成主夾具加工之后，不從卡盤上直接拆下，直接將件3通過左端內(nèi)螺紋螺旋夾緊，加工右端面以及右端的內(nèi)螺紋M41X1。

第七，待件3螺紋加工完成之后，主夾具保持不動，將件3拆下來后直接將4或者5左端，通過橢圓輪廓面的配合，右端通過副夾具軸向夾緊，加工件4或者5的內(nèi)求面。

第八，加工件1、2、3的橢圓外輪廓面。引進已經(jīng)加工好的零件作為結(jié)構(gòu)支撐，加工件2和件3右半部分的外橢圓輪廓面，為了消除接刀痕跡，刀具要想件3的左半部分多移動一小段。加工后按照順序拆下件2、3，將件3掉頭裝卡在主夾具上，再將件1螺旋夾緊，然后加工件1和件3左半部分的外橢圓輪廓面。為了防止螺旋夾緊方式加工后螺紋受切削力的影響而不宜拆卸，應(yīng)當在粗加工后進行拆卸零件，清理完涂油出再裝卡進行精加工。

3.4 選擇合適的刀具及其切削用量參數(shù)

選擇合適的刀具，其中包括刀具的材料、幾何形狀、刀尖角的大小，采取合理的切削用量參數(shù)，這樣不但能夠提升零件的加工密度和表面質(zhì)量，還可以有效減少和控制薄壁件的加工變形。具體表格如下圖：

4 結(jié)語：

通過分析復(fù)雜橢球部件加工的特點，可以從刀具、工裝夾具、切削用量參數(shù)以及加工過程控制等多個方面來考慮，進而制定出可行性數(shù)控車削加工工藝方案，采取有效措施。這樣一來既保證了零件的加工質(zhì)量、加工效率，還實現(xiàn)了復(fù)雜橢球部件預(yù)期的裝配功能，同時外類似零件的加工提供了參考依據(jù)。

參考文獻：

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