基于立式加工中心的箱體加工工藝優(yōu)化思考與分析

高鵬

摘要：文章從箱體加工工藝分析入手，論述了基于立式加工中心的箱體加工工藝優(yōu)化。期望通過本文的研究能夠?qū)μ岙a(chǎn)增效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有所幫助。

關(guān)鍵詞：立式加工中心;箱體;工藝優(yōu)化

1.箱體加工工藝分析

箱體是齒輪箱的重要組成部分之一，它能夠?qū)⑤S、套以及齒輪等零件有機(jī)地連接為一個整體，箱體內(nèi)的所有零件會保持相互位置，通過轉(zhuǎn)矩的傳遞，完成規(guī)定運(yùn)動。常規(guī)箱體的技術(shù)要求如表1所示。

箱體是一類結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜的零件，在生產(chǎn)過程中，需要進(jìn)行加工的面比較多，且主要以平面和孔作為加工的重點(diǎn)。在對箱體進(jìn)行加工時，平面的精度比較容易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，而孔間、孔與面之間的位置精度是加工時質(zhì)量控制的關(guān)鍵之所在。鑒于此，在對箱體的加工工藝進(jìn)行確定時，可將孔的精度作為首要考慮因素之一。

2.基于立式加工中心的箱體加工工藝優(yōu)化

目前，箱體的加工基本上都是通過數(shù)控機(jī)床來完成，如數(shù)控加工中心，為在保證箱體質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步提高加工效率，可對相關(guān)的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2.1夾具的優(yōu)化方法

對于立式加工中心而言，夾具的結(jié)構(gòu)合理與否直接關(guān)系到箱體的加工效率，而夾具的剛度是確保箱體加工過程中位置保持不變的關(guān)鍵之所在。擁有足夠剛度的夾具，在數(shù)控加工時，基本上不會出現(xiàn)振動的情況，由此可使箱體的加工精度得到有效保障。立式加工中心夾具剛度的大小主要取決于以下因素：穩(wěn)定性、材料、熱處理、整體性、厚度等。由于箱體的結(jié)構(gòu)（如圖1所示）較為特殊，裝夾在夾具上時，會有一部分處于懸空狀態(tài)，這樣一來很容易引起加固剛性不足的情況，從而影響加工精度。為使該問題得到有效解決，可對夾具進(jìn)行優(yōu)化，具體做法是在夾具上增加一個輔助夾緊機(jī)構(gòu)，隨著該機(jī)構(gòu)的加入，能夠使夾具裝夾零件的整體剛性大幅度增加，刀具切削的進(jìn)給效率也會隨之提高，走刀次數(shù)顯著減少，工序時間得以縮短。

2.2底面余量的優(yōu)化方法

立式加工中心精銑底面的加工余量大小，對箱體的加工效率和質(zhì)量具有直接影響。實(shí)踐表明，當(dāng)加工余量過大時，會使能耗增大，并且生產(chǎn)率會有所降低，這樣一來總體成本會隨之增加;如果加工余量過小，很難使上一道工序遺留的誤差及缺陷徹底消除，由此會影響加工精度，并且還可能形成廢品。所以對加工余量進(jìn)行合理確定，是箱體加工工藝優(yōu)化的重要內(nèi)容之一。使用立式加工中心對箱體進(jìn)行加工的過程中，箱體的底面在轉(zhuǎn)工時，起承重的作用，為避免磕碰使箱體受損，可將精銑底面的保護(hù)余量確定為1.0mm。

2.3刀具的優(yōu)化方法

通過立式加工中心對箱體進(jìn)行加工的過程中，箱體上的通孔是由精鏜刀和倒角刀共同加工來完成，也就是說，通孔需要進(jìn)行三次切削，并且要換刀三次，整個過程耗時較長。針對這一情況，可以采取如下方法進(jìn)行優(yōu)化：按照箱體中通孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計復(fù)合刀具，從而實(shí)現(xiàn)一次進(jìn)刀完成加工的目標(biāo)。通過對刀具的優(yōu)化改進(jìn)，不但能夠減少換刀次數(shù)，而且切削時間也會隨之縮短，單個箱體的加工節(jié)拍可以節(jié)約3min左右，由此可使日產(chǎn)量隨之提升。

2.4走刀路線的優(yōu)化方法

對于立式加工中心而言，刀具的走刀路線通常都是按照待加工工件的運(yùn)動軌跡進(jìn)行設(shè)定，簡單來講，就是刀具從對刀點(diǎn)開始運(yùn)動，直到完成整個工件的加工為止，包括切削、切入、切出等等。在箱體加工中，對走刀路線進(jìn)行確定時，需要遵循如下原則：確保加工精度和質(zhì)量，縮短路線，提高加工效率。應(yīng)當(dāng)保證設(shè)定的走刀路線易于編程，如果是多次重復(fù)的路線，則應(yīng)盡可能簡化程序。立式加工中心對箱體進(jìn)行加工時，銑刀一般都是以直線進(jìn)給的方式完成切削，由此會使直角轉(zhuǎn)接的位置處留下接刀的痕跡，這樣一來，會對箱體表面的加工精度造成影響，從而影響箱體的品質(zhì)。圖2（a）為優(yōu)化前的走刀路線示意圖。

為了解決上述問題，可對立式加工中心的刀具走刀路線進(jìn)行優(yōu)化，如圖2（b）所示。經(jīng)過優(yōu)化之后，取消轉(zhuǎn)接位置處的直角走刀，將其變?yōu)閳A弧走刀，由此，可使接刀的痕跡得以消除，箱體表面的質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。

2.5優(yōu)化效果分析

某箱體生產(chǎn)車間，通過上述方法對箱體的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，工藝改進(jìn)后，在短短8個月的時間里，箱體的產(chǎn)量從原本的900臺/月，提升至1300臺/月，加工精度和質(zhì)量也隨之顯著提升。通過加工工藝優(yōu)化，達(dá)到了提產(chǎn)增效的目標(biāo)，由此證明本文提出方法的可行性。

結(jié)論：

綜上所述，通過立式加工中心對箱體進(jìn)行加工時，為在保證加工精度和質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)效率，可采取科學(xué)合理、行之有效的方法，對加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。雖然立式加工中心的型號有所差別，但基本原理卻大致相同，對箱體的加工過程也非常類似。因此，本文所提出的優(yōu)化方法具有一定的推廣使用價值。

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