在數(shù)控加工中心上加工壓路機(jī)轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)向架是鉸接式壓路機(jī)鉸接系統(tǒng)的一個重要零件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由1塊底板和4個耳板組成。該零件結(jié)構(gòu)雖然比較簡單，但是由于在與鉸接架配合時(見圖2)，需要在耳板孔內(nèi)安裝立軸及球鉸軸承，為確保轉(zhuǎn)向靈活及球鉸軸承的使用壽命，要求4個耳板上φ80mm孔加工后有較高精度的同軸度。因轉(zhuǎn)向架需要批量生產(chǎn)，在加工中心上加工這4個φ80mm孔比較適宜。

1 工藝流程

為降低轉(zhuǎn)向架加工成本、保證加工質(zhì)量，加工時需要在加工中心工作臺上進(jìn)行定位夾裝。為此將其加工工藝流程做出如下安排：

(1)加工底板和定位基準(zhǔn)孔

為確保轉(zhuǎn)向架底板上10個φ22mm通孔之間的位置和尺寸精度，在焊接耳板前使用鉆模加工。中部2個φ22mm通孔作為底板與夾具配合的定位基準(zhǔn)孔。為提高底板與夾具之間的定位精度，這2個φ22mm孔采用鉆、鉸方法加工。

(2)焊接和加工耳板

4個耳板預(yù)加工孔的直徑是為70mm。為提高耳板之間的軸向尺寸精度和耳板上φ70mm預(yù)加工孔的同軸度精度，與轉(zhuǎn)向架底板焊接時采用心軸定位，然后在加工中心上，將耳板上φ70mm預(yù)加工孔加工到設(shè)計(jì)要求的φ80mm成形孔。

(3)配備專用夾具

為提高轉(zhuǎn)向架加工效率和精度，其專用夾具要達(dá)到加工時所需的剛性要求，并且可以實(shí)現(xiàn)快速夾裝和定位。

2 夾具結(jié)構(gòu)

在夾具設(shè)計(jì)上我們遵循以下4個原則：一是定位精度高，夾緊牢固可靠，具有足夠的剛度；二是要適合小批量多品種的生產(chǎn)特點(diǎn)，盡量采用孔系或槽系組合夾具、拼裝式快速調(diào)整夾具；三是要進(jìn)行碰撞校驗(yàn)，防止在自動化加工過程中，由于進(jìn)、退刀或變換工位，使刀具與夾具部件相撞；四是必須慎重選擇夾具支撐點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)，壓板的夾緊點(diǎn)要盡量靠近支撐點(diǎn)，以減少夾緊變形。按照上述原則設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向架專用夾具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

該夾具采用“一面兩銷”定位原理。使用時，首先將夾具底板1固定在工作臺上，轉(zhuǎn)向架底板上2個定位孔與夾具上的2個定位銷7、9(圓柱、菱形各1個)配合，從而將轉(zhuǎn)向架在機(jī)床上X、y、Z位置坐標(biāo)限制死。其次鎖緊4個壓板的螺母(每個壓板有3處螺母)，使壓板3壓緊轉(zhuǎn)向架，至此完成定位夾裝。最后擰緊限位塊6上緊固螺釘，以增加工件抵抗軸向切削力的作用。

考慮到夾具制作成本和互換性要求，在該夾具的設(shè)計(jì)上采用了模塊化結(jié)構(gòu)，各零件之間采用螺栓、螺釘拼裝。

(1)夾具底板結(jié)構(gòu)

加工中心工作臺一般有2種結(jié)構(gòu)，一種是螺紋連接，一種是T型槽連接。無論何種連接結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)夾具與機(jī)床工作臺快速裝配，夾具底板的形狀、尺寸應(yīng)盡可能與機(jī)床工作臺一致，這樣夾具可以快捷方便地找正與工作臺之間的相對位置，從而有利于提高夾具的裝夾效率和定位精度。

此外，在批量生產(chǎn)過程中，一些緊固件、定位件如雙頭螺栓、定位銷等容易磨損，與其配合的螺紋孔、銷孔也容易損壞。為此，上述零件與夾具底板連接部位設(shè)計(jì)為圖4、圖5所示的結(jié)構(gòu)。

圖4所示為緊固件連接結(jié)構(gòu)，雙頭螺栓一頭連接在夾具底板上，另一頭通過鎖緊螺母壓緊壓板，起到固定轉(zhuǎn)向架的作用。若將雙頭螺栓直接連接在夾具底板上，在轉(zhuǎn)向架壓緊和切削過程中，雙頭螺栓與夾具底板連接處螺紋部位將受較大的緊固力和切削力，在上述組合應(yīng)力的作用下，雙頭螺栓及夾具底板上的螺紋孔容易產(chǎn)生損壞。

雙頭螺栓成本較低，其損壞后可迅速更換；但是夾具底板尺寸大，造價高，其螺紋孔一旦發(fā)生破壞，將可能導(dǎo)致其報廢，造成較大損失。為此，在夾具底板與雙頭螺栓之間增加連接定位座，并用4個內(nèi)六角緊固螺釘將其固定在夾具底板上。雙頭螺栓與連接定位座上的螺紋孔相連接，即使連接定位座上的內(nèi)螺紋孔損壞，只需將其更換新件，夾具底板即可繼續(xù)使用。

圖5所示為定位銷與夾具底板連接結(jié)構(gòu)，定位銷插入夾具底板上的定位銷孔中，定位環(huán)套在定位銷上后用內(nèi)六角緊固螺釘固定在夾具底板上。為防止拆裝轉(zhuǎn)向架時將定位銷帶出，定位銷一側(cè)加工出1個缺口，在定位環(huán)的一側(cè)擰入1個定位銷緊固螺釘，卡在定位銷缺口處，就可防止定位銷被帶出底板銷孔，這樣定位銷就與固定在夾具底板上了。

定位環(huán)的作用一是增加了定位銷與底板上銷孔的配合長度，二是起到固定定位銷的作用。需要更換定位銷時，只需要松開定位銷緊固螺釘，拔出定位銷即可，此種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了定位銷的快速裝夾和更換。

(2)壓板結(jié)構(gòu)

由于壓板使用比較頻繁，壓緊部位較易磨損，容易降低壓緊和固定工件的效果，若整個更換則不經(jīng)濟(jì)，因此，可將壓板設(shè)計(jì)為如圖6所示結(jié)構(gòu)，由壓板本體和小壓板組成，兩者采用內(nèi)六角緊固螺釘固定在一起，為提高耐磨性，小壓板可采用耐磨材料制造，當(dāng)小壓板磨損后，更換小壓板即可。

3 加工工藝

夾具固定在工作臺上后，由于轉(zhuǎn)向架與夾具之間采用了“一面兩銷”定位方式，重復(fù)定位精度非常高。加工時只需要找正首件轉(zhuǎn)向架坐標(biāo)系的X、y、Z坐標(biāo)值，輸入到機(jī)床OFFSET中的工件坐標(biāo)系中，加工下一個轉(zhuǎn)向架不再需要校正，夾裝好后執(zhí)行程序指令即可進(jìn)行各孔加工。

轉(zhuǎn)向架φ80mm孔的加工分為粗、精2個工序。一般情況下，加工其4個耳板孔時可采用直鏜的工藝方法(即工作臺不換位)。此工藝方法由于采用同一個坐標(biāo)系和同一主軸坐標(biāo)，消除了工作臺回轉(zhuǎn)的精度誤差，因此可以確保4個耳板孔獲得很高精度的同軸度。

但是由于4個耳板軸向間距較大，采用直鏜工藝方法使刀具加長，加工過程中刀具剛性變差，切削振動加大，反而影響4個耳板孔的加工尺寸精度和形位精度。若采用阻尼減振刀桿，則由于采購成本太高、刀桿最大長度受孔徑影響、小直徑孔不適合采用等因素，一般很少采用。

為此轉(zhuǎn)向架的4個φ80mm孔可采用低成本刀具，先加工相鄰2個耳板孔，然后將工作臺回轉(zhuǎn)180°，再加工另外2個耳板孔。由于夾具與工件之間的定位精度較高，且加工中心工作臺回轉(zhuǎn)精度也較高，因此可滿足工件同軸度精度需要。

4 刀具選用

耳板材料為Q235A，為提高加工效率，保證加工精度，降低加工成本，粗鏜刀可選用國產(chǎn)機(jī)夾式刀具，以達(dá)到用較低成本的刀具切除大余量的目的。精鏜刀可選用韓國或臺灣地區(qū)所產(chǎn)的刀具，以滿足精鏜后孔的加工精度和加工效率要求。

刀具上的刀片選用涂層刀片，其斷屑效果較好，可以避免產(chǎn)生的長切屑刮傷工件已加工表面，并可減少對機(jī)床運(yùn)屑器的影響。刀具使用前，先采用對刀儀進(jìn)行刀長檢測，并將刀長數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)OFFSET內(nèi)刀具補(bǔ)償值中。

5 切削用量

由于材料較軟，粗加工時，在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能選取較大的切削深度和較高的進(jìn)給量。由于該工件單邊加工余量為5mm，粗鏜孔時切削深度可定為4.5mm，主軸轉(zhuǎn)速為200～300r／min，主軸移動速度為200mm／min。

精加工時為了獲得較好形位精度和表面粗糙度，切削深度應(yīng)小一些，可定為0.5mm，主軸轉(zhuǎn)速可適當(dāng)提高定為300～450r／min，主軸移動速度減小為100～150mm／min。

6 程序編制

為提高耳板孔的加工精度，在精鏜孔程序編制時應(yīng)采用G76指令(西門子系統(tǒng)為CYCLE76)。采用該指令鏜孔時可設(shè)定一定Q值，鏜孔完成后，主軸中心會向刀尖相反徑向移動此Q值，退刀時可避免刀具刮傷工件已加工的表面，提高孔的加工質(zhì)量。

采用加工中心加工壓路機(jī)轉(zhuǎn)向架，加工效率得到極大提高。由于加工中心自身加工精度較高，各孔之間的同軸度精度也得到了有效的保證，從而使轉(zhuǎn)向架的加工質(zhì)量和穩(wěn)定性得到了顯著的提高。該夾具設(shè)計(jì)簡單、實(shí)用，使用方便，其零件通用性強(qiáng)，可相互拆換借用，取得了較好的應(yīng)用效果。