基于聯(lián)軸套零件車銑復合加工的關鍵技術分析與研究

張鐵創(chuàng)

[摘 要] 探討聯(lián)軸套零件的車銑復合加工工藝，零件加工機床采用的是HTC2050Z車銑中心，并根據(jù)實際情況進行合理定位，制定了相應的編制復合加工工藝方案，其在一定程度上確保了零件的精度，精簡了生產(chǎn)工藝流程，大大提升了生產(chǎn)效率，節(jié)省了資金，值得參考借鑒。

[關 鍵 詞] 零件；技術；加工

隨著現(xiàn)代科學技術以及計算機信息技術的不斷進步，我國的數(shù)控技術、機床技術取得了卓有成效的發(fā)展，金屬加工領域強調(diào)加工效率的提升與精度的實現(xiàn)。傳統(tǒng)的加工理念已經(jīng)不符合現(xiàn)代生產(chǎn)對工藝的要求，必須對其進行有效的改進。近年來，復合加工技術在機械加工制造中得到了廣泛地應用，對聯(lián)軸套零件車銑復合加工技術的分析與研究有著重要的實踐意義與應用價值。

一、復合加工技術的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的數(shù)控加工工藝相比，復合加工技術呈現(xiàn)出鮮明的優(yōu)越性，其在提升生產(chǎn)效率、保證加工精度等方面有著極為重要的作用。

1.提高生產(chǎn)效率

首先，在車銑復合加工工藝的支持下，能夠順利完成一次裝卡，能夠在較短時間內(nèi)完成絕大部分的加工工序，這就在一定程度上縮短了制造工藝的流程以及所花費的時間。通常在裝卡過程中會出現(xiàn)一些不確定性變化，需要一定的生產(chǎn)輔助時間得以實現(xiàn)，同時其制造需要一定的周期，而在車銑復合加工技術下，等待時間以及生產(chǎn)輔助時間均大大減少，進而提升了工藝生產(chǎn)制造的效率。

2.確保加工精度

通常，裝卡次數(shù)越少，其誤差將會越小，在車銑復合加工技術下，裝卡基本上能夠實現(xiàn)一次完成，這就在一定程度上降低了由于定位基準轉化而產(chǎn)生的多種誤差。另外，當前大部分車銑復合加工設備都附帶有在線檢測設備，能夠對生產(chǎn)制造過程中的重要數(shù)據(jù)進行實時檢測與精度控制，從而使產(chǎn)品的加工精度得到保證。

3.降低生產(chǎn)成本

從設備價格方面來看，每臺車銑復合加工設備所花費的成本較高，然而該設備能夠在一定程度上縮短制造工藝鏈，減少對其他產(chǎn)品設備的使用。與此同時，制造過程中所需的工裝夾具數(shù)量也大大減少，降低了對車間面積的占用，由于設備數(shù)量與種類減少，相應的設備維護費用也大大降低，避免了不必要的成本花費，降低了工藝生產(chǎn)成本。

二、聯(lián)軸套零件復合加工工藝

1.聯(lián)軸套零件技術分析

聯(lián)軸套零件如圖1所示，選取的是45鋼材料，采用φ110mm×120mm棒料作為毛坯，零件定位基準主要包括三個部分，聯(lián)軸套底端面、φ35H7中心線以及φ100f9中心線，并對位置度做出了相應的要求，該零件具備完整的尺寸標注，對公差具有較高的要求。

2.機床與夾具的有效選擇

傳統(tǒng)的數(shù)控機床加工工藝在夾裝環(huán)節(jié)中一般需要多次才能夠實現(xiàn)，往往需要多臺數(shù)控車床及銑床的支持，這不僅造成了設備資源的浪費，而且延長了數(shù)控工藝鏈，若出現(xiàn)定位基準不重合現(xiàn)象，將無法確保位置精度。本次研究選用的是HTC2050Z車銑中心，刀庫包含了12把刀具，能夠實現(xiàn)鉆、鉸、攻絲等復合加工工藝，以左端外圓與端面為粗精基準，具體見圖2。

3.復合加工工藝方案的制定

聯(lián)軸套零件加工涉及多個環(huán)節(jié)，并嚴格按照基準實施，堅持先粗加工后精加工以及工序集中的工藝技術原則，其工藝流程如下：（1） 對粗精基準面進行加工，通常粗精加工外圓柱均應保持φ100mm，粗銑平面從79.5mm過渡到78mm，將工件進行180°回轉。（2）鉆孔，并使其達到φ31mm，然后對其進行擴孔處理，使其增至φ34mm，粗車孔則增至φ34.5mm，鉆底孔需至φ5.8mm，攻絲達到M6，確保其總體長度能夠達到80mm。

三、聯(lián)軸套零件車銑復合加工的關鍵技術

1.銑平面走刀路線

通常，為了提升車銑復合加工效率，在銑削平面過程中往往會采用矩形環(huán)切方式于XY方向進行切削，Z方向則采用的是分層切削的方式，其層高為2mm，可以對走刀路線進行圖3式設計。

2.車孔走刀路線

一般情況下，與外圓車削相比，內(nèi)孔車削的實現(xiàn)更為困難，為了避免撞刀現(xiàn)象的發(fā)生，往往會將起刀點設置于聯(lián)軸套零件右端位置。一般可采用固定循環(huán)G71指令以循環(huán)加工的方式進行內(nèi)孔車削，走刀路線見圖4。

3.鉆孔走刀路線

通常，鉆孔加工固定需要歷經(jīng)6個環(huán)節(jié)，首先需要對初始點、R點進行定位，然后在孔底位置做出相應的暫?；蛞莆粍幼?，然后返回R平面與初始點平面，具體見圖5，鉆孔模式一般采用的是深孔往復排屑固定相關指令。在具體的機床操作中，首先需啟動液壓，然后使X、Z軸以及回轉軸保持為零，嚴格按照聯(lián)軸套零件的加工需求進行車削與鉆孔處理。

四、車銑復合加工技術的注意事項和應用前景

隨著計算機技術、數(shù)控技術、加工工藝等的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)加工理念已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代加工的需求。金屬加工的永恒追求就是精度和效率。復合加工的出現(xiàn)為提高加工效率和質量開啟了新的方式。復合加工就是用一臺設備進行不同工藝、不同工序等加工，目前主要是兩種不同類型的加工，集中工序和加工工藝的復合以及運動方式為基礎的不同加工方法的復合。近年來，車銑復合加工發(fā)展迅速，復合加工相比常規(guī)數(shù)控加工，縮短了產(chǎn)品制造工藝鏈，能夠一次性實現(xiàn)多種工序的加工，提高了生產(chǎn)效率，也減少了周期和等待的時間。復合加工的裝夾次數(shù)減少，不少車銑復合加工設備可以進行在線檢測，控制精度，提高加工產(chǎn)品的精度。制造工藝鏈減少，所需設備也相應減少，占地面積、維修費用等都會相應降低，減少企業(yè)的管理和運作成本。

車銑復合加工比常規(guī)的單一加工有明顯的優(yōu)勢，但同時許多相關領域處于摸索階段，比如后置處理、仿真、數(shù)控編程技術等。需要全面攻克解決，充分發(fā)揮車銑復合加工的效能。復合加工最明顯的工藝特點是工序集中，比如聯(lián)軸套零件加工、葉輪加工等，整個加工過程無需人工干預。在實行中要深入系統(tǒng)地研究前期的工藝設計，確定并行順序、路線串行等，合理組合加工程序。

車銑復合加工技術對數(shù)控編程技術要求更高，在實際生產(chǎn)應用中，數(shù)控編程技術也往往是制約車銑復合加工設備的重要因素。如果沒有專業(yè)的復合加工解決方案，部分加工程序通常使用CAM軟件，然后工藝人員進行手工整合，但對工藝人員有較高的技術技能和知識要求。車銑復合加工程序的編制上，第一，工藝種類更加繁雜，需要掌握多種加工方式的編程方法，準確界定工序的銜接。要直觀認識工序完成后的模型，方便下一道工序的編制。第二，要嚴格按照工藝路線確定編制程序的串并行順序，編制加工程序結果要和工藝路線保持一致性，綜合考慮多通道并行加工，從發(fā)展工藝到編程，最后到仿真一體化，實現(xiàn)高效加工。第三，當前通用的CAM軟件對一些功能還不支持，比如自動送料、鋸斷、在線測量等，仍需要與手工交互完成。第四，當前要實現(xiàn)車銑復合自動化的完整加工，需要整合獨立的加工程序，以零件的工藝路線為指導，確定不同工藝方法的順序。車銑復合加工編制數(shù)控程序比較難，CAM軟件還存在許多不足，需要開發(fā)適合的專用編程系統(tǒng)。

車銑復合加工運動部件多，工藝方法復雜，對后置處理軟件和技術要求較高。在后置處理中，對不同工序的銜接運動要求嚴格。當前工序加工完成，需要準確及時地自動切換，順利完成加工，保證安全性和準確性。在進行當前工序加工時，需要將其他非運動部件的位置進行合理的設定，避免加工中或者換刀中非運動部件和運動部件的碰撞。后置處理需要自動判定數(shù)控程序和工藝順序。復合加工的工藝線長，NC代碼進行人工組織和集成，容易出現(xiàn)錯誤，并且效率比較低。自動判定是理想的解決方法。需要數(shù)控編程刀位文件信息的完整性，包括刀位信息、刀具種類、工藝方法、加工順序等。車銑復合加工中心要采用先進的控制系統(tǒng)，有效利用設備的功能。

車銑復合加工完成程序編制后，加工仿真十分重要，需要推進仿真技術的發(fā)展和應用，提高編程的效率和應用水平?？梢岳媚壳巴ㄓ玫臄?shù)控加工仿真軟件，綜合車銑復合加工的數(shù)控系統(tǒng)、特殊功能、結構運動等情況，實現(xiàn)仿真。在仿真系統(tǒng)中構建相對真實的環(huán)境，建立各運動部件的位置關系、運動關系等，給相應的刀具編號，配置加工基準，完成仿真系統(tǒng)載入，制定設備施工過程中的仿真。車銑復合加工是機械加工領域的前沿技術之一，相比常規(guī)設備在操作維護、工藝編制上都更加復雜，因此要培訓高素質高技能水平的人才隊伍，結合仿真、工藝經(jīng)驗等，形成適用的固化工藝規(guī)范，對后續(xù)零件加工提供指引。要深入研究與零件相符合的復合加工工藝，制定科學的路線，合理選取參數(shù)、刀具、裝卡方式等。開發(fā)定制數(shù)控編程，結合產(chǎn)品工藝和結構特點，形成工藝、編程、后置、仿真一體化的方案，實現(xiàn)設備的高效、穩(wěn)定運行。

新時期，復合加工技術呈現(xiàn)出大范圍、高效率以及模塊化的發(fā)展特點，其在機械加工制造領域中得到了廣泛應用，隨著現(xiàn)代機械加工技術的信息化、自動化發(fā)展，復合加工技術的發(fā)展前景將會更加廣闊。

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[作者單位]洛陽職業(yè)技術學院

（編輯：劉莉琴）