四軸零件定向加工與技術(shù)研究

龐鈞文

摘? 要：在產(chǎn)品造型及其結(jié)構(gòu)向著功能復(fù)合化、人性化及多樣化方向發(fā)展時(shí)，以往引用的加工技術(shù)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前工業(yè)加工需求。四軸零件加工作為機(jī)械化生產(chǎn)的重要內(nèi)容，若想實(shí)現(xiàn)新時(shí)代發(fā)展提出的要求，必須要加大對(duì)四軸零件定向加工技術(shù)的探究。該文在了解當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，明確傳統(tǒng)意義上加工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，分析四軸零件定向加工技術(shù)內(nèi)容，以此為日益革新的市場(chǎng)需求提供有效依據(jù)。

關(guān)鍵詞：四軸;零件;定向;加工技術(shù);三軸加工

中圖分類號(hào)：TH16? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

傳統(tǒng)意義上的加工技術(shù)屬于人類在長(zhǎng)期發(fā)展中積累的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，具有極強(qiáng)的隨意性，且會(huì)受操作者的工作經(jīng)驗(yàn)所影響，因此并不適宜在批量生產(chǎn)作業(yè)中應(yīng)用，更無法向著自動(dòng)化、規(guī)?；皺C(jī)械化的方向持續(xù)發(fā)展。而在數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用后，促使數(shù)控加工技術(shù)得到了全面推廣，其包括的工藝是以傳統(tǒng)加工技術(shù)為核心提出的，不僅繼承了以往的工藝優(yōu)勢(shì)，且展現(xiàn)出了個(gè)性亮點(diǎn)，象勞動(dòng)強(qiáng)度低、適應(yīng)性強(qiáng)且應(yīng)用精確性高等。但這種技術(shù)依舊不符合大批量生產(chǎn)。由此，四軸加工技術(shù)得以提出。從本質(zhì)上講，四軸加工是以三軸加工為核心提出的新型加工技術(shù)，產(chǎn)品在加工時(shí)，只需要進(jìn)行一次裝夾，就能在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中，達(dá)到零件多面定向加工與繞軸旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)加工，這樣不僅能減少工件裝夾的次數(shù)，且有助于提升零件加工處理的精確性，以此提升零件加工的工作效率和質(zhì)量。下面對(duì)四軸零件定向加工與技術(shù)進(jìn)行深入探索。

1 四軸零件的特征

從當(dāng)前四軸零件的加工情況可知，其展現(xiàn)出的特征是附著在常規(guī)三軸加工特征上的，并沒有在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件上，應(yīng)用四軸刀路實(shí)施某種零件的全部編程操作，相反零件常規(guī)特征需要先引用三軸刀路進(jìn)行所有編程，并進(jìn)行粗精加工，而后結(jié)合四軸刀路進(jìn)行編程和粗精加工。同時(shí)，在這一階段，重要的四軸特征也會(huì)優(yōu)先引用三軸刀路實(shí)施開粗。

從總體角度分析，四軸零件的加工特征主要分為2種：一種為回轉(zhuǎn)定向加工，通常要先結(jié)合數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)定位，而后使用三軸刀路實(shí)施軸向結(jié)構(gòu)加工;另一種為聯(lián)動(dòng)加工，一般要使用旋轉(zhuǎn)軸和直線軸一起進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，實(shí)施包括一個(gè)直線軸與一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的兩軸聯(lián)動(dòng)加工、2個(gè)直線軸與一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的三軸聯(lián)動(dòng)加工;3個(gè)直線軸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的四軸聯(lián)動(dòng)加工。其中，三軸聯(lián)動(dòng)加工最大的特征就是圓柱體上具備法向曲面、紋理雕刻等，而四軸聯(lián)動(dòng)加工最大的特征是指非圓柱體及其包括的法向曲面、螺旋槽等。

2 傳統(tǒng)零件加工工藝分析

了解以往應(yīng)用的加工工藝情況可知，其是在整合數(shù)控銑床與數(shù)控車床等技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工操作。雖然這種技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中取得了非常優(yōu)異的成績(jī)，但對(duì)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)持續(xù)革新的市場(chǎng)環(huán)境而言，并不能完全滿足零件加工需求。以浪輪主體零件為例，由于其圓錐面上孔特征，對(duì)加工精確度的要求非常高，且要保證同軸度和圓度的公差非常小，因此在加工時(shí)的操作難度非常大。同時(shí)，在實(shí)踐生產(chǎn)中，引用傳統(tǒng)工藝技術(shù)進(jìn)行操作，需要制作多個(gè)夾具，且需要對(duì)底座油孔進(jìn)行操作。在這一背景下，受多項(xiàng)誤差的影響，在裝夾次數(shù)增加的同時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)零件外形尺寸超出產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差范圍的現(xiàn)象。由此，要想科學(xué)地解決這些現(xiàn)象，必須要加大對(duì)四軸加工工藝的探索，并注重整合以往數(shù)控車床和數(shù)控銑床工藝優(yōu)勢(shì)，提出組合加工方法，讓四軸加工工藝取代以往復(fù)雜且誤差較大的工序，促使零件只需進(jìn)行一次裝夾就可以完成整體加工。

3 四軸零件定向加工技術(shù)分析

四軸加工作為整體零件加工施工的重要步驟，該文以浪輪主體零件為基礎(chǔ)，分析其四軸加工夾具設(shè)計(jì)及應(yīng)用內(nèi)容，以此為零件小批量生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)保障。

如果直接將零件裝夾在四軸分度頭上，那么每次加工之前，都要尋邊找正，但零件并沒有找正基準(zhǔn)的功能;在實(shí)踐加工時(shí)，零件表層和四軸分度頭是直接連接的，在加工圓錐面上特征時(shí)，如果不能一次裝夾成型，就要分析刀柄避空、刀具干涉等方面是否存在問題;浪輪的圓柱面對(duì)各特征形位公差精確性的要求非常高，在多次裝夾定位中，會(huì)增加數(shù)據(jù)誤差的數(shù)值。因此，在加工浪輪零件之前，必須要結(jié)合可能出現(xiàn)的問題，提出有效的定位夾具。其中主要有以下內(nèi)容：其一，大圓柱特征為過渡，主要用來解決加工過程中刀具與四周分度頭彼此制約的問題;其二，小圓柱屬于夾具與四軸分度頭裝配的特征;其三，大圓柱中均勻分布的三根圓柱就是定位銷，其中3個(gè)螺紋孔用來對(duì)零件進(jìn)行緊固，三通孔用來固定夾具。

3.1 夾具原理

具體包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：其一，將浪輪主體的上頂面及其3個(gè)不同區(qū)域的精鏜孔看作定位基準(zhǔn)，零件和夾具結(jié)合“三銷一面”的方式進(jìn)行操作，并結(jié)合螺栓鎖緊的方式實(shí)施裝夾;其二，夾具在背面圓柱的引導(dǎo)下，可以和四軸分度頭上的中心孔科學(xué)協(xié)作，引用T型塊和螺栓實(shí)施定位緊固。

3.2 制作夾具

在制作夾具的過程中，工作人員要確保整體定位夾具的同軸度與定位具備精確度，具體內(nèi)容分為：其一，三定位在圓的回轉(zhuǎn)軸與裝配圓柱回轉(zhuǎn)軸時(shí)，展現(xiàn)出的同軸度差距不能高于0.02 mm;其二，四軸定位基準(zhǔn)面和夾具基準(zhǔn)面之間，垂直度不能高于0.02 mm;其三，三定位銷與浪輪主體上的孔裝配公差，不能高于0.02 mm;其四，在制作夾具的過程中，夾具大圓柱表層的特征不需要加工，且這一特征要在加工第一個(gè)零件的情況下，與零件一起成型。

3.3 應(yīng)用夾具

在安裝過程中，定位夾具可以在臺(tái)階圓柱和四軸分度頭裝配，螺栓與T型塊下實(shí)施定位，并將其鎖在四軸分度頭上。通過引用杠桿百分表，及時(shí)找正夾具上的定位基準(zhǔn)面，并科學(xué)地判斷四軸加工的零點(diǎn)。而在生產(chǎn)加工過程中，確保定位夾具四軸基準(zhǔn)面、浪輪底座某一平面等都處于相同一側(cè)，以此將零件主體安裝到定位夾具上，并引用螺栓對(duì)其進(jìn)行緊固，以此完成零件半成品安裝操作。

從本質(zhì)上講，結(jié)合“基準(zhǔn)重合”的原則應(yīng)用夾具，有助于減少定位誤差，便捷操作裝夾工作，以此在提升實(shí)踐工作效率的基礎(chǔ)上，提升緊固工作的有效性。同時(shí)，在一次裝夾加工中，可以完成多工序加工，有助于控制因多次定位產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差。另外，應(yīng)用夾具有助于工件與四軸分度頭之間存在避空位，促使現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以在一次裝夾后做完一切特征加工，且能預(yù)防刀具干涉現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展中，隨著零件構(gòu)成越發(fā)煩瑣，促使生產(chǎn)工作對(duì)零件精確度的要求越來越高，此時(shí)若繼續(xù)沿用傳統(tǒng)意義上的數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)行操作，不僅難以滿足實(shí)踐工作需求，且會(huì)增加加工操作難度。四軸加工是在整合現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)控車削與銑削復(fù)合操作，并將看起來復(fù)雜且困難的加工步驟和夾具制作等工作，變得更加簡(jiǎn)單且容易操作，最終只需要一次裝夾就可以完成多項(xiàng)步驟，這對(duì)民用產(chǎn)品與工業(yè)裝備零件制造業(yè)發(fā)展而言具有積極作用，有助于提高相關(guān)行業(yè)發(fā)展獲取的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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