一款加熱器筒體的數(shù)控銑削深孔加工工藝分析

葉 銘

（鶴山市職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 鶴山 529700）

近年來，隨著數(shù)控設(shè)備的高速發(fā)展，較多有實力的大型企業(yè)都引進(jìn)了五軸數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。但對于實力有限的小型企業(yè)，為了降低生產(chǎn)成本，往往尋求多種的合作生產(chǎn)方式，特別是在國家近年來推行了產(chǎn)教結(jié)合、產(chǎn)教融合等政策，既提高了教學(xué)質(zhì)量，又為中小企業(yè)提供了幫助。在加工實踐中，作者通過修磨刀具、合理選擇冷卻方式、優(yōu)化加工程序、設(shè)計并采用工裝夾具等方式來解決了深孔加工的難題并提高了生產(chǎn)效率，最終完成了這次產(chǎn)教結(jié)合任務(wù)。

1 工件結(jié)構(gòu)工藝分析

1.1 零件圖（見圖1）

圖1 零件圖

1.2 工件分析

1.2.1 材料分析

工件的材料是6063 鋁合金，6063 中的主要合金元素為鎂與硅，加工性能極佳，具有優(yōu)良的可焊接性、擠出性及電鍍性，良好的抗腐蝕性、韌性，易于拋光、上色膜，陽極氧化效果優(yōu)良，是典型的擠壓合金。因此，該材料可以采用數(shù)控銑削方式進(jìn)行加工。

1.2.2 技術(shù)要求分析

由圖2 工件二維圖可以看出，技術(shù)要求方面，該工件對孔與孔之間的位置公差要求達(dá)到±0.03mm。對于深孔加工和實際的設(shè)備情況，這個要求是有一定難度的，但這個可以通過合理的加工方案來解決。

圖2 工件二維圖

2 設(shè)計專用工裝夾具

工件的材料是6063 鋁合金，工件的外圓與中心處的通孔已經(jīng)通過數(shù)控車削進(jìn)行了加工，為了避免裝夾給工件帶來不必要的損傷，影響工件的加工精度，根據(jù)工裝夾具設(shè)計原則，該工件工裝夾具設(shè)計圖如圖3、圖4、圖5 所示。

圖3 專用工裝夾具圖

圖4 加工工件背面工裝效果圖

圖5 加工工件正面工裝效果圖

3 工件加工坐標(biāo)系原點及工件的變形控制

3.1 工件加工坐標(biāo)系原點

由于工件的外圓和中心處通孔是在數(shù)控車床上一次裝夾加工出來的，工件的外圓和中心處通孔的公差小，同軸度較高，工件圓心與各孔的位置公差大，所以本工裝夾具安裝時以工件外圓來進(jìn)行定位，從而保證定位精度。

在確定工件加工坐標(biāo)原點時，首先將工件毛坯安裝在工裝夾具中，然后把工裝夾具安裝在華中數(shù)控世紀(jì)星HNC-22M 系統(tǒng)加工中心的工作臺上，再對工件毛坯的外圓進(jìn)行打表拉平，使得每個加工面的加工余量都在合理范圍內(nèi)，由于工件毛坯是安裝在工裝夾具上的，所以在對工件毛坯打表拉平的同時也把工裝夾具拉平了。根據(jù)工件設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)置好加工原點。為了方便加工，這里把加工原點設(shè)置在工裝夾具體中間那塊夾具體的中心位置上。

3.2 工件的變形控制

鋁合金本身特點就是質(zhì)地較軟，剛性較差。首先，加工時加緊固定位置一定要盡可能地離加工位置近些，不能依靠產(chǎn)品本身的剛性去傳遞固定加緊的力；其次，切削加工鋁合金時要盡量利用高速加工的原理，高轉(zhuǎn)速，少切，快跑。

（1）考慮到鋁合金的特性，在裝夾工件的時候，夾緊力度一定要控制好，太大力容易引起裝夾變形。為此，要求用偏小適中的夾緊力，工件在開粗的時候，進(jìn)給率轉(zhuǎn)速吃刀量一定要相互適應(yīng)。

（2）為了減少溫度對加工變形產(chǎn)生的影響，這里采用油冷的方式，最大限度帶走加工熱量，控制變形。

4 工件加工工藝方案

這里工件的加工是運(yùn)用MasterCAM9.0 軟件進(jìn)行銑削和鉆孔自動編程。步驟如下：

（1）根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點和精度要求，先加工工件的背面。用12 銑刀分別對直徑65.2 深3.2 圓槽、直徑65.2 深4.2 不規(guī)則圓槽、直徑35.1 深12.6 的不規(guī)則圓槽進(jìn)行外形銑削開粗，單邊留0.3mm 余量，底部留0.5mm余量。

（3）所有孔的定位點用程序指令G81 加工，用中心鉆。

（5）M3 螺紋孔均用程序指令G84 攻螺紋，用M3絲錐。

步驟（3）（4）（5）路徑如圖6 所示。

圖6 工件背面鉆定位孔、M3 螺紋底孔、攻M3 螺紋的刀具路徑

圖7 工件背面鉆定位孔、加工M3 螺紋、工件背面鉆3 孔刀具路徑

（7）當(dāng)整批工件的背面都加工完了，把四塊小長方塊分別裝到主夾具體上，再分批加工工件的正面，裝夾時，工件正面朝上。

（8）所有孔的定位點用程序指令G81 打點，用中心鉆對各螺紋底孔和孔進(jìn)行鉆定位孔。

（19）使用倒角刀利用外形銑削對有倒角要求的孔邊進(jìn)行倒角。

采用上述加工工藝方案加工出來的工件成品如圖8所示。

圖8 成品圖

5 結(jié)束語

這次工件的加工主要是多孔位深孔加工，通過合理安排加工順序、修磨刀具、采用自動編程軟件對鉆孔程序進(jìn)行優(yōu)化、合理設(shè)計工裝夾具、結(jié)合正確的冷卻方式等方法攻克了深孔加工難題。因此，對于每個工件的加工，都要探索出最好的加工工藝和加工路線，合理設(shè)計專用工裝夾具，這樣就可以大大提高生產(chǎn)效率和工件質(zhì)量，降低人們勞動強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本。