汽車反作用桿支架復(fù)合斜面的加工

陳穎

摘要：本文以汽車反作用桿支架復(fù)合斜面加工為例，通過先行對(duì)基面和銷孔的加工，組合角度的計(jì)算，最終按計(jì)算好的角度要求組合夾具，選擇好刀具及切削參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)在普通銑床進(jìn)行復(fù)合斜面加工。

Abstract： This article takes the processing of the composite inclined surface of the automobile reaction rod bracket as an example. Through the first processing of the base surface and the pin hole， the calculation of the combined angle， and finally the combination of the fixture according to the calculated angle， the selection of the tool and the cutting parameters， so as to achieve the ordinary milling machine performs compound bevel processing.

關(guān)鍵詞：復(fù)合斜面;普通銑床;銑削加工;角度計(jì)算;工裝調(diào)整 ;切削參數(shù)

Key words： compound inclined plane;ordinary milling machine;milling processing;angle calculation;tooling adjustment;cutting parameters

中圖分類號(hào)：U472.41? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）18-0134-02

1? 概述復(fù)合斜面及相關(guān)問題和設(shè)計(jì)思路

1.1 復(fù)合斜面? 所謂復(fù)合斜面，是由兩個(gè)角度的平面合成一個(gè)復(fù)合角，形成復(fù)合斜面。該類零件的加工在五軸加工中心上很易實(shí)現(xiàn)，但是在普通銑床上卻無法直接實(shí)現(xiàn)復(fù)合角度的銑削加工。因?yàn)榱姍C(jī)床主軸可以繞Z軸擺動(dòng)，工作臺(tái)在X-Y面水平方向運(yùn)動(dòng)，臥銑機(jī)床工作臺(tái)能轉(zhuǎn)動(dòng)，但主軸不能擺動(dòng)，所以無法直接實(shí)現(xiàn)兩角度復(fù)合斜面加工，而需要采用特別的加工方法。下面以汽車反作用桿支架復(fù)合斜面加工為例，介紹在普通銑床上加工復(fù)合斜面的方法。

1.2 問題闡述? 對(duì)復(fù)合斜面現(xiàn)有的加工方式中一般是通過兩坐標(biāo)軸與三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)兩軸半的聯(lián)動(dòng)加工，通過插補(bǔ)任意兩軸聯(lián)動(dòng)而單獨(dú)將第三軸進(jìn)行周期性進(jìn)刀。但是，這種現(xiàn)有的加工技術(shù)對(duì)復(fù)合斜面的加工精度會(huì)帶來一定影響。主要原因可以通過以下幾方面來體現(xiàn)：一方面，由于復(fù)合斜面受空間幾何角度的影響，會(huì)和水平面形成不同的二面角，即便切削步距比較穩(wěn)定，但加工面的粗糙度仍會(huì)變化。另一方面，將刀具磨損和走刀速度進(jìn)行排除，第三軸單獨(dú)周期性進(jìn)刀即不同的切削步距是影響加工面粗糙度的重要因素。如果切削步距大于正常值，加工面的粗糙度會(huì)隨著變大，不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如果減小切削步距進(jìn)行二次試切會(huì)增加加工時(shí)長，對(duì)工作效率造成不利影響;如果切削步距小于正常值，加工面粗糙度也會(huì)隨切削步距的變小而變小，雖然從某種程度上提升了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但加工效率會(huì)受到影響。由此可見，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合斜面高效、經(jīng)濟(jì)的加工對(duì)我國加工行業(yè)的整體質(zhì)量非常重要。

1.3 設(shè)計(jì)思路? 根據(jù)加工技術(shù)現(xiàn)有的缺陷，可以結(jié)合斜面本身復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及加工特點(diǎn)，深入研究不同的加工參數(shù)從中找尋合適的切削步距，利用特定算法將切削步距和加工面粗糙度之間的關(guān)系準(zhǔn)確確定，在滿足加工標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，達(dá)到全面控制復(fù)合斜面加工物件高精度粗糙度的目的。通過反復(fù)的試驗(yàn)和計(jì)算對(duì)比，可以看出在實(shí)際銑削時(shí)測(cè)試表面可以較好的均衡加工質(zhì)量及效率，對(duì)無法實(shí)現(xiàn)一次性完美加工及精度偏差等問題有顯著改善。由此可見，通過專門設(shè)計(jì)工藝加工條件，對(duì)比較復(fù)雜的復(fù)合斜面加工場(chǎng)合達(dá)到預(yù)期加工有明顯效果。

2? 零件簡(jiǎn)介

汽車反作用桿支架如圖1所示，多用于工程自卸車，材料是QT450-17。零件形狀比較復(fù)雜，有兩個(gè)17mm厚平行的單斜面、兩個(gè)復(fù)合斜面，復(fù)合斜面公差為±15′，并與兩銷孔連線的中心線對(duì)稱。

3? 加工方法

按照常規(guī)工藝路線必須先加工底面及兩銷孔，然后以底面及銷孔定位，加工復(fù)合斜面。而加工復(fù)合斜面，必須有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，無論臥銑、立銑都必須再加一個(gè)附加轉(zhuǎn)動(dòng)才可以加工，如果用立銑加工必須用一套彎板工裝把零件豎立擺放，用百分表按20°40′的比例（即100∶37.721）把銷孔找正，找正方法與后面介紹的工裝角度調(diào)整方法基本相同，然后主軸擺9°45′，再需按角度比例找正盤刀端面（即100：17.183），該工藝路線可行。

采用臥銑加工，臥銑主軸不能擺動(dòng)，必須兩次轉(zhuǎn)動(dòng)工件（或工裝）。按圖紙要求，先水平轉(zhuǎn)20°40′，再轉(zhuǎn)仰角9°45′，這樣工裝夾具不易實(shí)現(xiàn)。分析后決定調(diào)整工序，即先轉(zhuǎn)仰角，再轉(zhuǎn)水平角，如果仍然轉(zhuǎn)動(dòng)角度9°45′和20°40′，合成后角度不正確。應(yīng)按圖紙角度先轉(zhuǎn)一個(gè)仰角，按尺寸計(jì)算此角度。同樣，水平角也需計(jì)算獲得。

通過研究分析確定，首先把基面和銷孔加工好，然后按計(jì)算好的角度要求組合夾具，選擇好刀具及切削參數(shù)，在普通銑床實(shí)現(xiàn)復(fù)合斜面加工。

3.1 角度計(jì)算? 用圖2（a）所示（取一半零件）的立體幾何圖形代替，其中的OAB平面對(duì)應(yīng)的是向視圖，即∠AOB=9°45′;OAD相當(dāng)于主視圖，∠AOD=20°40′;OCD平面對(duì)應(yīng)的是左視圖;那么∠DOC就是左視圖的仰角，也就是要轉(zhuǎn)的第一個(gè)角度;∠BOC就是轉(zhuǎn)完仰角后，水平的轉(zhuǎn)角。為了計(jì)算方便OA取100，那么根據(jù)圖2所示可以得出以下尺寸：

∵ OAB是直角三角形，∠OAB=90°

OA=100，∠AOB=9°45'=9.75°

∴ AB=OA*tg（∠AOB）=100*tg9.75°≈17.183

OB=OA/cos（∠AOB）=100/cos9.75°≈101.466

如圖2（b）所示

∵ OAD是直角三角形，∠OAD=90°

OA=100，∠AOD=20°40'≈20.667°

∴ AD=OA*tg（∠AOD）=100*tg20.667°≈37.721

OD=OA/cos（∠AOD）=100/cos20.667°≈10

再依據(jù)圖2（c）、（d）算出∠COD和∠COB

∵ ABCG是矩形

∴ CD=AB=17.183;BC=AD=37.721

∴∠COD=arctg（CD/OD）=arctg（17.183/106.878）≈9.133°

∴∠COB=arctg（BC/OB）=arctg（37.721/101.466）≈20.393°

3.2 工裝調(diào)整? 在加工前，必須先調(diào)整工裝的相互位置及角度，這是工件正確加工的關(guān)鍵。無論立銑、臥銑調(diào)整角度的方法是一樣的，即先按角度算出比例，然后按比例進(jìn)行調(diào)整。以臥銑為例，選用組合夾具，在調(diào)整角度前，必須先調(diào)整好兩個(gè)定位銷距離，并讓其與側(cè)面平行。然后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，先調(diào)9.133°，首先橫向（平行床槽方向）找正工裝，然后用百分表在垂直工作臺(tái)方向上頂住夾具工作面，縱向（垂直床槽）移動(dòng)到近似于端點(diǎn)，將表清零。因9.133°的比值為100∶16.08，考慮百分表的行程一般小于10mm，所以將工作臺(tái)（夾具）縱向移動(dòng)距離取50mm，則百分表數(shù)值的變化應(yīng)為8.04mm。若非此數(shù)，說明角度不對(duì)，根據(jù)實(shí)測(cè)值，調(diào)整夾具的角度。調(diào)整的方法，先松開兩螺帽，若小于理論值8.04mm，直接調(diào)整千斤頂;若大于理論值就先把值調(diào)到小于理論值，然后再用千斤頂將其調(diào)至理論值8.04mm，調(diào)完后鎖緊兩螺帽，用百分表進(jìn)行測(cè)量，直到50mm長高度差在8.04mm±0.05mm時(shí)，即角度差±3.4′（100mm長差0.1mm，角度差近3.4′）時(shí)，夾具的角度才算調(diào)整好。以后加工時(shí)不能動(dòng)兩螺帽，否則就必須按此方法重新調(diào)整。（特殊說明：這里的角度調(diào)整不包括機(jī)床誤差，如精度要求高或考慮機(jī)床誤差時(shí)，必須先檢機(jī)床，找一下工作臺(tái)的誤差），調(diào)整好后，采用夾具將工件安裝好。

水平角度的調(diào)整是將整個(gè)夾具轉(zhuǎn)動(dòng)20.393°，轉(zhuǎn)角20.393°的比值是100∶37.18，考慮百分表行程，找正時(shí)橫向移動(dòng)25mm，落差近似為9.3mm。調(diào)整、找正的方法與前面調(diào)仰角的方法相同。

3.3 刀具及切削參數(shù)的選擇? 在加工工件復(fù)合斜面時(shí)，以前序已加工底面與定位銷孔為基準(zhǔn)，加工時(shí)把工件裝到定位銷孔上后壓緊（裝到已調(diào)整好的工裝），進(jìn)行切削加工。選擇切削用量要偏小一些，要想采用大切削用量加工，工裝最好采用整體鑄件。此零件有兩個(gè)對(duì)稱的復(fù)合斜面，另一復(fù)合斜面的仰角不變，只是整個(gè)工裝需反方向轉(zhuǎn)20.393°，調(diào)整、加工的方法與前面相同。工件加工面寬57mm，選100mm盤刀，鑄鐵刀片，切削速度V=100m/min，則轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分（S=100*1000/100/3.14≈318，取300）;粗加工進(jìn)給0.1mm/齒，即進(jìn)給速度150mm/分（F=300*0.1*5=150）。精加工時(shí)進(jìn)給0.07mm/齒，即進(jìn)給速度105mm/分（F=300*0.07*5=105）。

按照以上方法加工后，測(cè)量角度誤差一般都在5′以內(nèi)，完全達(dá)到圖紙及工藝要求。

參考文獻(xiàn)：

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