一種殼體零件的數(shù)控車削加工

鐘 明

（梅州市技師學(xué)院，廣東梅州 514071）

0 引言

在盤式制動車軸中，制動盤零件主要參與車輛行駛過程的制動功能，是關(guān)鍵零件，對機械性能和加工尺寸的要求較高。制動盤零件屬于殼體類零件，最大直徑Ф430 mm，高159.5 mm，毛坯重30 kg左右，采用數(shù)控立式車床進行生產(chǎn)加工。殼體零件的結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，數(shù)控車削加工難度大。制動盤類殼體零件的體積大、加工周期長、容易變形，在加工過程中容易引起振動，影響表面粗糙度，影響刀具的使用壽命等。

1 制定加工工藝

根據(jù)制動盤的形狀特點和使用要求，采用2道工序完成加工。

工序1：大端的粗、精車。首先裝夾小端毛坯Ф386 mm的外圓，進行大端加工，包含端面和外圓（圖1a，粗實線為加工部位）。

工序2：小端的粗、精車。再裝夾已經(jīng)加工好的大端Ф430 mm外圓，進行小端加工，包含端面和外圓（圖1b，粗實線為加工部位）。

2 夾具的設(shè)計

數(shù)控機床本身帶有一個Ф500 mm的液壓三爪卡盤，只需根據(jù)零件裝夾尺寸的大小和卡盤安裝尺寸以及調(diào)整范圍的要求，設(shè)計出卡盤卡爪座就可以進行加工。設(shè)計卡爪座時，首先將卡爪座設(shè)計成軟爪。因為工序1裝卡的是毛坯表面，所以在軟爪的工作部位增加了淬硬的齒形爪（夾持部位為鋸齒形狀）和墊板，以增加夾持的可靠性。工序2裝夾的是加工成型的表面，為了防止夾傷工件，所以直接用軟爪來夾持工件。

圖1 大端的粗、精車

3 刀具的選擇和刀夾設(shè)計

使用2臺數(shù)控立車分別進行工序1和工序2的加工。工序1使用4把刀具分別進行外圓、端面、內(nèi)孔、退刀槽的粗精加工，工序2使用5把刀具分別進行外圓、端面、內(nèi)孔圓弧的粗精加工。

由于該零件大端圓盤直徑較大，中間聯(lián)接大小端的部位直徑相對較小。所以大端圓盤內(nèi)側(cè)端面的深度較大，達到102 mm（圖2）。如果采用數(shù)控機床原有的刀夾裝夾車刀，則車刀伸出長度過長，導(dǎo)致車刀柄剛性不足，引起車削時的振動。為此，設(shè)計了一個L形的專用刀夾。加工時，將車刀裝在專用刀夾內(nèi)，這樣就可以最大限度增加刀柄剛度，減小車削時的振動。

圖2 專用刀夾

4 數(shù)控加工程序的編制

由于整個加工過程的數(shù)控程序比較多，這里只對工序1車削的部分程序的編制過程進行闡述。

在進行工序1粗精車大端時，首先裝夾小端毛坯Ф386 mm的外圓，進行大端加工。因大端圓盤內(nèi)側(cè)端面的深度比較大，達到102 mm，加工調(diào)試過程中存在2個問題：①加工內(nèi)端面及凹槽時容易振動，產(chǎn)生嚴重的振刀紋，未能達到圖紙的粗糙度要求；②加工過程中發(fā)現(xiàn)刀具磨損較快，加工成本高。

為了解決上述問題，采取2個辦法：①粗加工凹槽端面外圓及精加工凹槽端面外圓的刀具采用專門設(shè)計的專用刀夾；②合理編制程序，經(jīng)過試切加工并根據(jù)加工的工件的表面粗糙度、切削深度、刀具的排屑等情況對加工程序進行修改。

編程重點思路：

（1）粗加工凹槽端面外圓后，剩余0.3 mm的余量給精加工凹槽端面外圓。

（2）精加工凹槽端面外圓因凹槽處余量較多，1次切削加工會引起振刀，所以平分為3次切削加工的余量進行加工，解決振刀問題。

（3）因精加工凹槽端面外圓時，采用粗加工凹槽端面外圓的恒轉(zhuǎn)速加工時，刀具磨損比較嚴重，更改為采用恒線速控制（G96S200）并限制最高轉(zhuǎn)速為 240 r/min（G50S240），使刀具在合理的切削速度范圍內(nèi)加工，刀具使用壽命大幅提高，加工質(zhì)量也能可靠保障。

精加工凹槽端面外圓加工程序：

5 結(jié)束語

通過對制動盤生產(chǎn)過程的工藝編制、夾具設(shè)計、刀具選擇、刀夾設(shè)計和程序編制等進行闡述，制定合理的加工工藝、設(shè)計專用的刀夾、利用數(shù)控程序設(shè)定合理的切削用量，解決加工過程中的振動和提高刀具使用壽命，能夠有效保證零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。