經(jīng)濟(jì)型GSK980TD數(shù)控車床批量加工V型滑輪的方案設(shè)計(jì)

梁樹戈

本文就經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床在批量加工V型滑輪時(shí)存在的裝夾、車削方法、車刀選擇及編程方法的技術(shù)問題，就自己在實(shí)際加工中刀具和夾具的改進(jìn)、加工方法及程序處理等方面問題的解決方法進(jìn)行闡述。

一、加工對(duì)象

利用數(shù)控車床（GSK980TD）加工V型滑輪，因批量加工對(duì)加工效率有較高的要求，需要制定合理的加工工藝;因?yàn)橐{(diào)頭加工，為了裝夾更加簡(jiǎn)便，需要設(shè)計(jì)專用的夾具來(lái)進(jìn)行裝夾定位。如圖1所示，是一件V型滑輪，材料為45#鋼，需加工的V型槽、鉆鏜內(nèi)孔和端面圓槽，要求銳邊倒角和去毛刺。

工件的毛坯是在普車上已粗車好的棒料，長(zhǎng)度為500mm，而直徑已經(jīng)車到61mm的外圓尺寸，留1mm余量。

二、難度分析及工藝流程分析

從零件圖樣要求來(lái)看，主要是零件的長(zhǎng)度短，調(diào)頭時(shí)裝夾接觸面積小，不容易夾緊，為了降低勞動(dòng)強(qiáng)度，原來(lái)的手動(dòng)鉆孔改為自動(dòng)鉆孔。既要考慮如何保證工件在加工時(shí)的定位精度，又要考慮裝夾時(shí)方便、可靠、并且不能損傷V型面，還要保證縮短加工時(shí)間，減少刀具的磨損，從而降低成本，因此關(guān)鍵是解決零件的定位裝夾和刀具的選用問題。根據(jù)零件圖樣，經(jīng)過工藝分析后，制定出以下加工工藝流程：

1.鋸床下料，500mm每根。

2.普通車床粗車外圓、去硬皮，外圓留有足夠的精車余量。

3.用兩臺(tái)數(shù)控車床分開工序加工：（一）號(hào)車床用來(lái)加工左端，車外圓到60，粗、精車V型槽和端面槽到尺寸要求、再切斷工件調(diào)頭。

技術(shù)要求：①外圓Ra為1.6，其他Ra3.2;②長(zhǎng)度公差為±0.10，外圓直徑公差為0至-0.08、孔公差為+0.05至0;③V型槽底倒圓角R1、其他未注倒角0.5X450;④工件不得有缺陷;⑤表面無(wú)刮傷和毛刺。

4.（二）號(hào)數(shù)控車床用專用的套筒來(lái)調(diào)頭裝夾V型滑輪來(lái)加工右端，可以定位和保證裝夾的精度，利用程序和安裝在刀架上專用的鉆頭夾，自動(dòng)鉆中心孔和鉆11.8mm的內(nèi)孔，用鏜刀車右端的端面槽和鏜孔至尺寸要求并倒角去銳邊毛刺。

5.檢查測(cè)量無(wú)誤后，拆卸工件，進(jìn)行批量加工。在端面槽加工時(shí)，如果用端面槽刀來(lái)加工的話，會(huì)容易造成干涉;如果要調(diào)頭，一般用普通的套筒或者銅皮包夾時(shí)很難保證其定位和效率;改手動(dòng)為自動(dòng)鉆孔要求鉆頭必須安裝在刀架上，就要求設(shè)計(jì)專用的鉆頭夾，如何正確合理的選用刀具、夾具和加工程序也有一定的難度，如選用不合理將直接影響到加工的效率和質(zhì)量，因此在加工工序中要考慮如何裝夾刀具、工件和合理編程的問題。

三、刀具的設(shè)計(jì)

（一）刀架示意圖（圖2）

（一）車床刀架示意圖（二）號(hào)車床刀架示意圖

①號(hào)刀為900 外圓車刀

①號(hào)刀為中心鉆

②號(hào)刀為V槽切槽刀（刀寬4mm）

②號(hào)刀11.8鉆頭

③號(hào)刀為450端面車刀

③號(hào)刀為11鏜刀

（二）鉆頭夾的設(shè)計(jì)

由于批量加工數(shù)量多，如果采用常規(guī)手動(dòng)鉆孔，效率肯定不高。為解決此問題，筆者設(shè)計(jì)出了一套適合在刀架上裝夾加工的專用鉆頭，如圖3所示。

圖3是刀架上安裝的鉆頭夾，在右端的是用銑刀將直徑為50普通的45#鋼圓棒料銑成兩個(gè)平面的直刀柄，然后套上普通的鉆頭夾，并按照刀架和卡盤的實(shí)際中心來(lái)銑兩面，剛好裝夾時(shí)達(dá)到卡盤中心的高度，非常方便實(shí)用，并且有一定的通用性，可以裝夾其他規(guī)格的鉆頭。

四、套筒的設(shè)計(jì)

1.套筒的設(shè)計(jì)（圖4）主要是從方便裝夾和定位為首要出發(fā)點(diǎn)，并用線切割將套筒割開一條2mm的縫，使套筒具有裝夾的彈性。

2.工作原理：預(yù)留40的孔方便加工12的通孔;用60厚度為2mm的薄壁對(duì)工件起到包夾和保護(hù)的作用;前面直徑80厚度4mm的擋塊頂住卡盤可以起到定位的作用;后面40-64的2mm薄壁頂住工件又可以起到限位的作用、可以使工件調(diào)頭時(shí)快速包夾定位、不用再次對(duì)刀就可以直接加工，從而節(jié)省了時(shí)間，套筒效果圖見圖5。

技術(shù)要求：未注倒角0.5X45°

五、實(shí)際操作

（一）切削用量的選擇

由于材料有硬皮，先用鋸床去備長(zhǎng)料，普車去硬皮，留1mm余量用數(shù)控車床精車。在首件試切時(shí)，對(duì)工藝和切削用量進(jìn)行調(diào)試，總結(jié)出了以下合理的切削用量，從而保證了加工效果和進(jìn)度。

1.外圓半精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為800 r/min，吃刀深度為0.6mm，進(jìn)給速度F0.15～0.20mm/ r，采用一次走刀加工完成、留精車余量0.4mm。

2.外圓精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度F0.15 mm/r，采用一次走刀加工完成。

3.端面槽粗、精車采都采用一次走刀，每次切深都是1mm、主軸轉(zhuǎn)速為800r/min、進(jìn)給速度F0.15 mm/r。

4.粗車V型槽時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500 r/min，進(jìn)給速度F010mm/r、留精車余量03mm。

5.精車V型槽時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為800 r/min，進(jìn)給速度F010mm/r、采用一次走刀加工完成。

6.切斷工件時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500 r/min，進(jìn)給速度F010mm/r。

7.中心鉆定中心時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1200 r/min，進(jìn)給指令G01 X0 Z-2 F50。

8.鉆118通孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為600 r/min，進(jìn)給速度F015mm/r。

9.內(nèi)孔精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，進(jìn)給速度F012mm/r ，采用一次走刀加工完成。

（二）零件加工重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1.加工V型槽要點(diǎn)。粗加工用循環(huán)指令G72，用切槽刀來(lái)粗車，取W2、R0，留余量U0.2;精車用G70，因?yàn)閂型槽精度要求相對(duì)較高，測(cè)量又不方便，可按圖紙要求，用線切割加工出相應(yīng)的樣板（圖6所示）來(lái)測(cè)量，這在批量加工中很方便測(cè)量。

2.加工端面槽，左端因?yàn)橛袀€(gè)2X450倒角退刀，可選擇450端面車刀來(lái)加工編程如圖7所示。

3.加工右端面槽和鏜孔12，選擇用鏜刀來(lái)加工，編程如圖8所示。

4.加工時(shí)的注意事項(xiàng)。

（1）裝鉆頭和鏜刀時(shí)務(wù)必使刀尖中心要對(duì)準(zhǔn)卡盤軸線中心，裝高或者裝低了會(huì)使鉆孔偏心，可用校準(zhǔn)件打百分表對(duì)刀，在首件試切時(shí)要調(diào)整好刀具的狀態(tài)，確保能穩(wěn)定加工。

（2）工件在用套筒裝夾時(shí)，為保證工件的同軸度和垂直度（與端面），在裝夾時(shí)務(wù)必裝正夾緊，如發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)偏心應(yīng)嚴(yán)格的打表校正好其同軸度和垂直度。

（3）加工過程中隨時(shí)抽樣檢查，特別是用樣板來(lái)檢查V型槽，發(fā)現(xiàn)刀具磨損應(yīng)及時(shí)修改刀補(bǔ)參數(shù)，保證零件精度。

（4）工件要夾緊，以防在車削時(shí)打滑飛出傷人和扎刀。

（5）在車削時(shí)要充分地加注乳化液冷卻，能減少工件和車刀的受熱，使加工表面更好地達(dá)到要求，并延長(zhǎng)刀具的使用壽命，節(jié)約生產(chǎn)成本。

（6）遵守安全文明生產(chǎn)。

通過實(shí)際加工生產(chǎn)，證明加工生產(chǎn)工藝流程、刀具和夾具的設(shè)計(jì)、程序編制及切削用量選用合理、可行，縮短了加工時(shí)間，提高效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為批量生產(chǎn)節(jié)約了成本。

責(zé)任編輯何麗華