教學(xué)中扇葉形配合零件加工及難點(diǎn)應(yīng)對(duì)方法

范承國(guó)

摘 要 本文主要敘述零件的加工。主要突出零件加工步驟、工藝劃分、輪廓加工、型槽加工、孔加工和曲面加工，加工難加工部位時(shí)的解決辦法。合理選擇定位裝夾、切削速度、進(jìn)給量、刀具及軟件的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 配合精度 曲面加工 R倒角 過切

中圖分類號(hào)：G421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

數(shù)控技術(shù)給制造行業(yè)帶來了跨時(shí)代的改變，隨著數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展不斷擴(kuò)大，它對(duì)于我國(guó)一些重要的行業(yè)發(fā)展起到了重要的作用。這些行業(yè)要裝備數(shù)字化設(shè)備已經(jīng)是現(xiàn)代發(fā)展的重大趨勢(shì)。在加工該零件時(shí)進(jìn)行圖紙分析、工藝分析、合理安排切削用量等內(nèi)容。

該零件是配合件，圖紙加工內(nèi)容主要包括內(nèi)外輪廓加工、型槽加工、孔加工、配合精度等內(nèi)容。

零件圖紙：（見圖1、圖2）

1零件分析

工件毛坯尺寸為132？32？2，材料是45#鋼，工件最終加工尺寸為130？30？0，毛胚單邊有1余量。

配合件：零件一加工部位包括四角長(zhǎng)卓韤咨畎繼庸こ?，€卓韤贅嘰耐飴擲庸ぃ魈宀糠值？個(gè)（R74識(shí)52識(shí)55）深扇葉形型腔加工（倒角R6.5）、4個(gè) 10H7的通孔加工、中心 45H7曲面加工，其幾何形狀屬于平面圖形，零件主體形狀是正方形。

零件二加工部位包括四角長(zhǎng)讇椎耐固庸ぃ魈宀糠殖卓韤咨畬哪諑擲庸?。總€(gè) 10H7個(gè)通孔加工、加工均布的5個(gè)（R74識(shí)52識(shí)55）高扇形輪廓（倒角R60.5）。中心 20通孔和半圓球 45H6贅咔婕庸ぃ浼負(fù)渦巫詞瞧矯嬙跡渲魈逍巫詞欽叫?。?/p>

兩件有配合關(guān)系，零件中由五種幾何形狀組成，它分別在不同的層面上，如四角31？2.5的不封閉的槽，中心 45半圓球，還有勻部的扇葉形，正方形120？20識(shí)65倒角輪廓。配合要求有未注圓角R0.5、圓倒角處粗糙度Ra3.2微米、未注公差I(lǐng)T13、表面不得磕碰劃傷。工件形狀大部分是由圓形、曲線、直線組成。幾何形狀之間間距比較小，總體來看，此工件加工量大，編程工作量大，配合精度較高。

2工藝分析

數(shù)控加工中心加工中，工藝分析是編程前重要的工藝準(zhǔn)備工作之一。根據(jù)圖紙，工藝分析時(shí)選擇數(shù)控加工部位的工序內(nèi)容，工藝性分析，工藝路線的確定。

零件材料為45#鋼，45#鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 ，硬度不高，易切削加工。所以采用硬質(zhì)合金刀具加工此工件。在裝夾方面，使用精密平口虎鉗裝夾，一次裝夾盡量完成多個(gè)工序。平口虎鉗主要目的是靠?jī)蓚€(gè)工作面來保持工件的平行度，垂直度等形位公差，從而在快速裝夾的過程中保證了零件的加工精度。

2.1零件幾何特點(diǎn)

零件是型芯型腔配合件，其加工部位由通孔、型腔、內(nèi)外輪廓、凹槽、曲面、開口槽、R倒角組成，特別注意特征高度的控制，否則無法形成碰穿面。零件外形輪廓為正方形。

2.2工藝要點(diǎn)

圖中技術(shù)要求共有3處。一是未注圓角R0.5。二圓倒角處粗糙度Ra3.2微米，三未注公差按IT13標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；四表面不得磕碰劃傷。

2.2.1對(duì)圖紙基準(zhǔn)的理解

圖中標(biāo)注的0.05平行度，必須對(duì)這個(gè)技術(shù)要求有充分的認(rèn)識(shí)保證這個(gè)基準(zhǔn)。因?yàn)槠浼缺砻髁嗽O(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也明確了配合要求。

2.2.2確定裝夾方案和選擇夾具

該零件是四邊形，加工面與不加工面之間的位置精度不高，故選用通用臺(tái)鉗，以零件兩個(gè)上下兩面定位，用虎鉗鉗口從上下兩側(cè)面加緊。

2.3選擇加工方法

（1）加工方法一：在加工中心上，用平口虎鉗進(jìn)行裝夾，先加工零件一在加工零件二，加工件周邊外輪廓，在加工零件工件內(nèi)輪廓和孔類，最后加工曲面。采用此加工的零件輪廓精度比較理想。

（2）加工方法二：在加工中心上，使用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。將數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)垂直固定在銑床工作臺(tái)上，使數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心軸線與銑床 Z向直線軸運(yùn)動(dòng)方向平行，在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上裝夾型腔零件，并使得零件的中心軸線與數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心軸線重合。

表面加工方法，因其表面粗糙度Ra3.2微米，故采用粗銑--精銑方案： 10H7孔為達(dá)到IT13級(jí)精度和粗糙度Ra3.2微米的表面，為先采用鉆頭鉆孔，然后用鉸刀進(jìn)行鉸孔。即按鉆中心孔-鉆通孔-鉸孔。

2.4確定工藝基準(zhǔn)

從圖樣上分析主要結(jié)構(gòu)為四邊形。適合采用平口虎鉗裝夾。為保證四周相互垂直，在加工前要對(duì)平口虎鉗進(jìn)行找正。保證工件一和工件二的平行度，必須要對(duì)平口虎鉗導(dǎo)軌以及精密墊鐵進(jìn)行調(diào)整。以下表面為基準(zhǔn)保證中心孔的垂直度和兩面的平行度。

3加工難點(diǎn)

（1）在加工過程中采用等切厚切削。一次走刀過程中徑向切深是不變。在高速徑向切削R圓角時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)過切的現(xiàn)象由為顯著。通過圖上可以看出走刀到R圓角處切削力有顯著的突變（如：圖3）。

在等切厚銑削時(shí)，當(dāng)?shù)毒哂芍本€走刀過渡到圓弧走刀的時(shí)候，切入角會(huì)增大。刀具由直線走刀過渡到圓弧走刀的時(shí)候，由于切入角的增大而使刀具與工件的接觸面積增加， 從而引起切削力的突然增大并容易產(chǎn)生振動(dòng)。切削力突變?cè)斐傻毒吆凸ぜ募庸ぷ冃卧龃?，零件的尺寸誤差加大，而切削振顫則會(huì)在圓角處產(chǎn)生振紋，影響零件的加工質(zhì)量。

（2）扇形型芯型腔需注塑出滿足動(dòng)平衡的塑料扇形制品。

（3）加工上下表面時(shí)出現(xiàn)的平行度超差。經(jīng)過反復(fù)觀察測(cè)量發(fā)現(xiàn)問題如下：在備料過程中沒有用檢測(cè)儀器檢測(cè)面的公差，導(dǎo)致加工完工件后上下表面出現(xiàn)平行度超差；在裝夾工件時(shí)由于夾緊力過大導(dǎo)致工件變形，拆卸工件后平行度超差；在用普通墊鐵裝夾砸實(shí)工件時(shí)，由于墊鐵上下表面平行度不高導(dǎo)致工件傾斜，加工完平行度超差；在加工工件過程中，由于加工參數(shù)設(shè)定不當(dāng)導(dǎo)致加工過程中工件出現(xiàn)震動(dòng)，加工后測(cè)量平行度超差。

4解決辦法

問題（1）解決辦法：

在切削圓弧的走刀多成中，保持刀具的切入角的走刀路線，減小刀具在圓角處的的徑向切厚，可以避免切削力的突變?？梢员３址€(wěn)定的切削，減小因切削力突變而引起加工變形和切削震動(dòng)，提高了加工質(zhì)量。

在加工過程中，我還發(fā)現(xiàn)，逆銑時(shí)切屑厚度是由薄到厚，由于刀刃刃口剛接觸工件時(shí)，后刀面與工件之間的摩擦較大，易于引起振動(dòng)，拐角處會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的斜向振紋。順銑則剛好相反，雖然順銑的切削力稍大于逆銑時(shí)的切削力，但是在切削拐角處時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生明顯的振紋。不過順銑的切屑是由厚到薄，對(duì)工件和刀具的沖擊力較大，在加工時(shí)盡可能減少刀具的懸伸長(zhǎng)度和增加工件的剛性。

問題（2）解決辦法：

為了保證扇形型芯型腔注塑出，滿足動(dòng)平衡的塑料扇形制品，在加工扇形型芯型腔時(shí)應(yīng)使用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)來進(jìn)行加工，使得每一扇葉都是在機(jī)床同一個(gè)位置被加工，這樣可以避免因?yàn)闄C(jī)床導(dǎo)軌誤差影響每個(gè)扇葉大小的不一致；在加工方式上應(yīng)采用每個(gè)扇葉層優(yōu)先走刀方式，而不采用區(qū)域優(yōu)先走刀方式，以此來避免因?yàn)榈毒吣p影響每個(gè)扇葉大小的不一致；同時(shí)四邊的定位邊鎖塊加工時(shí)，也應(yīng)該采用以上加工方式，保證高的定位精度，來避免因?yàn)槎ㄎ痪扔绊懨總€(gè)扇葉大小的不一致。

問題（3）解決辦法：

針對(duì)表面平行度超差問題，反復(fù)實(shí)驗(yàn)下，在備料時(shí)用檢測(cè)儀器測(cè)量各表面之間的公差；在裝夾工件時(shí)夾緊力調(diào)整到適當(dāng)；采用上下表面平行度高的精密墊鐵裝夾砸實(shí)工件；設(shè)定加工參數(shù)時(shí)按照公式計(jì)算給予適當(dāng)?shù)膮?shù)，盡量減小切屑力。通過以上解決方法解決上下表面平行度超差問題。

5結(jié)束語

我國(guó)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅猛，讓制造業(yè)迎來了跨時(shí)代的發(fā)展，在數(shù)控技術(shù)日新月異的今天，它對(duì)于我國(guó)一些重要的行業(yè)發(fā)展起到了重要的作用，這些行業(yè)要裝備數(shù)字化設(shè)備已經(jīng)是現(xiàn)代發(fā)展的重大趨勢(shì)。在加工該零件時(shí)進(jìn)行圖紙分析、工藝分析、合理安排切削用量等內(nèi)容，通過了解數(shù)控的加工和工藝過程，熟悉數(shù)控機(jī)床工作原理和典型結(jié)構(gòu)、工夾量具的使用以及安全操作技術(shù)。了解數(shù)控在機(jī)械制造中的應(yīng)用，在了解、熟悉和掌握一定的數(shù)控基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能過程中，培養(yǎng)、提高和加強(qiáng)數(shù)控實(shí)踐能力。

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