Cr12MoV剛性不規(guī)則罩殼的銑削加工

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(貴州振華群英電器有限公司，貴州 貴陽，550018)

1 引 言

隨著企業(yè)的發(fā)展，各類產(chǎn)品層出不窮，各種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品也相應(yīng)的出現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)的電子元器件罩殼，該罩殼運(yùn)用銑削加工時所采用的裝夾方式或是次數(shù)均相對復(fù)雜和增加。罩殼整體外形雖然是長方體，但增加相應(yīng)的階面后，則出現(xiàn)了許多薄避面，加工時易變形；罩殼材料是Cr12MoV，銑削過程材料極易粘刀，從而造成崩刀或是零件開裂。

2 結(jié)構(gòu)分析及工藝方案確定

罩殼形狀如圖1、圖2所示，該零件形狀復(fù)雜，根據(jù)公司現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，采用多工序，多次裝夾加工。加工工藝要遵循基準(zhǔn)先行，粗精分開的原則。采用普車、數(shù)控車床、加工中心三種不同的設(shè)備依次完成各工序的加工。

加工時按以下工序依次進(jìn)行：毛坯圓棒料→普車粗加工外圓、內(nèi)孔→數(shù)控車車制外圓、內(nèi)孔、臺階孔→調(diào)頭平端面、車臺階孔、環(huán)形槽→加工中心銑四方→加工中心銑底面臺階、孔、各螺紋孔→加工中心銑正面臺階、孔、螺紋孔→加工中心銑右側(cè)面臺階、孔、螺紋孔→加工中心銑左側(cè)面臺階、孔、螺紋孔→銑左、右兩側(cè)邊斜面→銑大端面各孔→銑小端面四方臺階、孔、螺紋孔→銑右面U型槽

3 工藝線路

3.1 普車粗加工外圓和內(nèi)孔

按要求車制外圓內(nèi)孔，其中外圓、內(nèi)孔以及孔深單邊均留2mm余量，增加工藝搭子，工序簡圖如圖3所示。

3.2 數(shù)控車車制外圓、內(nèi)孔、臺階孔

根據(jù)零件特征：外圓刀兩把，鏜孔刀兩把；夾持搭子端，拉直，找正，半精車時主軸轉(zhuǎn)速設(shè)為600rpm，走刀量設(shè)為(0.1-0.15)mm/轉(zhuǎn)；外徑留余量0.4mm，內(nèi)孔留余量0.2mm。精車時，主軸轉(zhuǎn)速設(shè)為750rpm，走刀量設(shè)為0.02mm/轉(zhuǎn)，此時主軸轉(zhuǎn)速適當(dāng)提高能保證零件表面粗糙度要求。本工序作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)，必須是一次裝夾進(jìn)行加工，才能保證好同軸度。工序簡圖如圖4所示。

3.3 調(diào)頭平端面、車臺階孔、環(huán)形槽

刀具配備：平面刀1把，鏜孔刀2把，切槽刀1把。用銅皮包住圖4已加工好的外圓面，三爪液壓壓力調(diào)整為0.8MPa后夾緊工件，用百分表拉直、找正，檢查零件的平面跳動度。

平端面時主軸轉(zhuǎn)速設(shè)為600rpm，走刀量按0.1mm/轉(zhuǎn)，吃刀深度為0.2mm，此時進(jìn)刀不宜進(jìn)行大的切削量，防止工件在切削力的影響下出現(xiàn)松動而造成對工件外圓的損傷。搭子切除后，及對該面車臺階孔，此時主軸轉(zhuǎn)速設(shè)為750rpm，走刀量為0.2mm/轉(zhuǎn)，車內(nèi)孔環(huán)形槽時主軸提高到1000rpm，走刀量按0.01mm/轉(zhuǎn)，走刀量過大易造成崩刀。工序圖如圖5所示。

圖1 罩殼三維圖

圖2 罩殼平面視圖

圖3 工序簡圖

圖4 工序簡圖

圖5 工序圖

3.4 加工中心銑四方

總的加工方案為：先粗銑，后精銑；并保證相鄰面垂直、相對面平行，為后面的工序提供加工基準(zhǔn)。

刀具配備：采用硬質(zhì)合金刀具，φ12粗銑刀、精銑刀各1把。

夾具：機(jī)用平口虎鉗、平行墊鐵。

夾持方式：虎鉗鎖死后再加力一圈半，防止力過小工件松動，過大又造成工件變形；采用豎夾，增加受力面積，夾持時零件底面墊上平行墊鐵，并用銅棒輕輕敲平，用手抽動或推動墊鐵不動即可；用深度尺定位置，只用分中一次即可完成兩相對平面的加工；Z軸方向保證銑削處高出虎鉗1mm。工件夾持方式如圖6所示，本工序加工完畢，如圖7所示，所用的銑削參數(shù)如表1所示。

圖6 工件夾持方式

圖7 工序加工效果圖

加工方式轉(zhuǎn)速(rpm)走刀量(mmpm)切削深度(mm)粗銑6505000.5精銑7502500.15

粗銑時，各面留余量0.2mm，平行度、平面度均小于0.05mm。

3.5 加工中心銑底面臺階、孔、各螺紋孔

加工順序：鉆孔→粗精銑臺階→精銑孔→攻絲。

刀具配備：Φ10粗銑刀、Φ4和Φ8精銑刀、Φ6半精銑刀、Φ1.5中心鉆、Φ1.65鉆頭、Φ4鉆頭、Φ6平底鉆、M2絲錐、M5絲錐。

夾具：機(jī)用平口虎鉗、平行墊鐵。

夾持方式：夾持方式與3.4工序所述的方式一樣，在這里不進(jìn)行重述。本工序加工效果圖如圖8所示，銑削參數(shù)如表2所示。

3.6 銑正面臺階、孔、螺紋孔

加工順序：鉆孔→粗精銑兩臺階面→精銑孔→攻絲。

刀具配備：Φ12粗銑刀、Φ10精銑刀、Φ8底面銑刀、Φ4精銑刀、Φ1.5中心鉆、Φ1.65鉆頭、Φ4鉆頭、Φ6平底鉆、M2絲錐。

夾具：機(jī)用平口虎鉗、平行墊鐵。

夾持方式：夾持方式與3.4工序所述的方式一樣，在這里不進(jìn)行重述。本工序加工效果如圖9所示，銑削參數(shù)如表3所示。

圖8 工序加工效果圖

圖9 工序加工效果圖

刀具轉(zhuǎn)速(rpm)走刀量(mmpm)切削深度(mm)Φ10粗銑刀6505000.5Φ6半精銑刀800300 3Φ8精銑刀850200銑底:0.15Φ4精銑刀9002502Φ1.5中心鉆1650500.1Φ1.65鉆頭1200500.3Φ4鉆頭800 50 0.5Φ6平底鉆600500.5M2絲錐3001200.3M5絲錐2001600.5

表3 銑削參數(shù)表(三)

3.7 銑右側(cè)面臺階、孔、螺紋孔

加工順序：鉆孔→粗精銑兩臺階面→精銑孔→攻絲。

刀具配備：Φ12粗銑刀、Φ10半精銑刀、Φ6半精銑刀、Φ8精銑底刀、Φ6精銑刀、Φ4精銑刀、Φ1.5中心鉆、Φ1.65鉆頭、Φ4鉆頭、Φ6平底鉆、M2絲錐。

圖10 工件夾持圖

夾具：機(jī)用平口虎鉗、平行墊鐵。

夾持方式：平口虎鉗鎖死后再加力一圈半，防止力過小工件松動，過大又造成工件變形；采用豎夾，增加受力面積，夾持時零件底面墊上平行墊鐵，并用銅棒輕輕敲平，用手抽或推墊鐵不動即可，機(jī)床Z方向保證銑削處高出虎鉗1mm。每件用深度尺定位置，分中找正一次即可加工。工件夾持圖如圖10所示，零件工序圖如11所示，所用的銑削參數(shù)如表4所示。銑削時，工件臺階深，拐角R小，刀具剛性差，走刀不宜快，故采用兩把Φ6和Φ4精銑刀精銑，走刀時拐角注意減速控制，防止拐角發(fā)生過切或斷刀。

圖11 零件工序圖

3.8 銑左側(cè)面臺階、孔、螺紋孔

由于左右兩側(cè)臺階面、孔、螺紋孔形狀一致，所使用的刀具、夾具、夾持方法、以及加工參數(shù)均一致，在這里不進(jìn)行重述。

3.9 銑左、右兩側(cè)邊斜面

加工順序：銑完一面，再銑另一面。

刀具配備：Φ12粗銑刀、Φ10精銑刀。

夾具：機(jī)用平口虎鉗、平行墊鐵、45°靠模塊。

夾持方式：平口虎鉗鎖死后再加力一圈半，防止力過小工件松動，過大又造成工件變形；采用橫夾方式，夾持兩孔端面，夾緊力保持一致,夾緊時，墊鐵下方加45°靠模塊，工件放在墊鐵上且側(cè)邊靠上45°靠模塊，及工件與墊鐵形成45度夾角，利用深度尺定位Y方向，分中對刀。工件夾持方式如圖12所示，本工序加工效果如圖13所示，銑削參數(shù)如表5所示。銑削前，檢查工件與靠模塊是否靠平，并設(shè)置好刀具的安全高度，防止兩斜面有高度差而引起撞刀。

表4 銑削參數(shù)表(四)

圖12 工件夾持圖

圖13 工序加工效果圖

3.10 銑大端面各孔

刀具配備：Φ1.5鉆頭、Φ3.2鉆頭。

夾具：機(jī)用平口虎鉗、平行墊鐵。

夾持方式：平口虎鉗鎖死后加力一圈，夾緊力保持一致,工件底部放上墊鐵，深度尺定位Y方向，用木棒輕輕敲平，保持工件垂直，分中找正一次即可加工。

由于工件立起裝夾，加工面薄，夾持面積少，所以切削深度不宜過大，防止斷刀。本工序加工效果如圖14所示，銑削參數(shù)如表6所示。

表5 銑削參數(shù)表(五)

表6 銑削參數(shù)表(六)

圖14 工序加工效果圖

圖15 工序加工效果圖

3.11 銑小端面四方臺階、孔、螺紋孔

由于零件兩端外形尺寸不一致，為了不破壞基準(zhǔn)，方便夾持，前面工序中均先保持大小兩端外形一致，直至該工序才對小端外形進(jìn)行加工。

加工順序：銑外形→鉆孔→攻絲。

刀具配備：Φ6粗銑刀、Φ6精銑刀、Φ1.5中心鉆、Φ2.55鉆頭、M3絲錐。

夾具：機(jī)用平口虎鉗、平行墊鐵。

夾持方式：平口虎鉗鎖死后加力一圈，夾緊力保持一致,工件底部放上墊鐵，深度尺定 位Y方向，用木棒輕輕敲平，保持工件垂直，分中對刀。本工序加工效果如圖15，所用的銑削參數(shù)如表7所示。

3.12 銑右側(cè)面U型槽

刀具配備：Φ3粗銑刀、Φ4精銑刀。

夾具：機(jī)用平口虎鉗、平行墊鐵。

夾持方式：平口虎鉗鎖死后加力一圈，夾緊力保持一致，零件底部放上墊鐵，夾持長方向，深度尺定位Y方向，分中找正。本工序加工效果如圖16、圖17所示，所用的銑削參數(shù)如表8所示。

由于零件槽深，而且到該工序零件基本完成加工，此時夾持面積少，零件剛性差，切削時切削量不宜大，防止斷刀，需分粗、精銑兩次加工。

表7 銑削參數(shù)表(七)

圖16 工序加工效果圖

圖17 工序加工效果圖

刀具轉(zhuǎn)速(rpm)走刀量(mmpm)切削深度(mm)Φ3粗銑刀7003500.3Φ4精銑刀8002502

經(jīng)過上述分工序、多次裝夾的加工方案，零件尺寸精度、位置精度、表面粗糙度均達(dá)零件圖紙要求。在車間現(xiàn)有設(shè)備加工水平有限的情況下，較好的保證了經(jīng)濟(jì)效益。

4 刀具的選擇

Cr12MoV材料是一種合金工具鋼，其碳含量較低，且加入鉬、釩元素后，使其加工性能和碳化物的分布有明顯的改善。在加工過程中，本身就有耐磨性好、熱穩(wěn)定性好和強(qiáng)韌性等特點(diǎn)。若加工時采用普通的高速工具鋼銑刀，銑削過程材料易粘刀，且切削速度不宜偏大。相對于硬質(zhì)合金銑刀，其硬度較低、紅硬性和耐磨性較差，因此，對于批量零件的加工，選擇普通銑刀，不僅零件的尺寸精度不便于保證，而且經(jīng)濟(jì)效益差。

反觀使用硬質(zhì)合金銑刀，能耐高溫，切削時可以選擇較高的切削速度，更能保證零件的尺寸精度，尤其是表面粗糙度；其抗磨性好，大大提高了批量生產(chǎn)時的經(jīng)濟(jì)效益和效率。

5 結(jié)束語

對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼件，在設(shè)備加工條件有限的情況下，制定合理的工藝路線，分工序、多次裝夾以及設(shè)計(jì)一些輔助夾具，就能突破加工設(shè)備對生產(chǎn)的影響，既加工出質(zhì)量合格的零件，又保證了合理的經(jīng)濟(jì)效益。

對于Cr12MoV材料在加工過程中所使用到的銑削參數(shù)，可作為類似材料在銑削加工時提供適當(dāng)?shù)膮⒖家罁?jù)，方便同行新學(xué)者借鑒。