加工中心加工支架類零件新探

摘要：加工中心是現(xiàn)代化制造中重要的工具，運(yùn)用現(xiàn)代化工具提高對(duì)支架類零件加工有重要意義，本文對(duì)支架類零件裝夾、刀具、工藝分析進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞：支架類零件；刀具；加工工藝

1.引言

加工中心適合銑削結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、加工精度高、小批量、高效率零件的生產(chǎn)，對(duì)縮短加工工藝、簡(jiǎn)化夾具、提高加工的精度和效率有很大幫助。

支架類零件是精密結(jié)構(gòu)部件的主體，常在支架上安裝軸、套、滑輪等零部件，保證各拉桿和運(yùn)動(dòng)單元正確的位置并使其協(xié)調(diào)靈活的運(yùn)動(dòng)。零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、孔多、壁厚比較薄，加工易變形、形位公差高、裝夾次數(shù)多。

2. 裝夾技術(shù)分析

本產(chǎn)品的形狀比較簡(jiǎn)單、尺寸精度高、加工面和工序多等加工工藝的特點(diǎn)，在夾具上準(zhǔn)備好精密平口鉗、壓板和墊鐵。裝夾上優(yōu)先考慮以下四方面基本要求：

2.1.定位可靠

定位是使被加工工件與刀具之間有明確的位置關(guān)系，在同一工序加工中不允許有位移現(xiàn)象。選擇基準(zhǔn)對(duì)定位有重大影響，選擇的基準(zhǔn)有三個(gè)要素，選擇的基準(zhǔn)要便于裝夾；選擇精度高的面或孔作為基準(zhǔn)；選擇的基準(zhǔn)與被加工要素之間要有直接的位置關(guān)系。

2.2.變形小

在裝夾過程中，夾緊力過大很容易破壞工件，做出的工件容易發(fā)生變形，夾緊力過小，受徑向切削力影響，工件容易移動(dòng)或飛出。加工中盡量選擇寬的邊進(jìn)行裝夾，有效利用壓板等輔助工具。

2.3.沒有干涉

根據(jù)圖紙要求，選擇合適的夾具、刀具和裝夾位置，刀具與夾具、刀具與零件之間不能發(fā)生干涉，否則容易破壞夾具和零件。合理安排裝夾位置，零件裝夾的位置不能超過機(jī)床的行程和換刀。

2.4.穩(wěn)定可靠

加工中抗震性好，裝夾系統(tǒng)確保粗加工后工件的位置不變，批量生產(chǎn)中每次裝夾的誤差可控。

3.刀具選擇

支架類零件材料有較高的硬度和強(qiáng)度，加工中切削力大、溫度高、斷續(xù)切削的特點(diǎn)比較突出，選擇刀具時(shí)要求刀具刃口有足夠的強(qiáng)度和耐磨性、低摩擦系數(shù)、高硬度。

3.1.刀具材料

3.1.1.高速鋼：高速鋼具有良好的綜合性能，允許有較高的切削速度。價(jià)格便宜，常用來銑削鋁材等硬度較小的材料。常用的牌號(hào)有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。

3.1.2.硬質(zhì)合金：常用的碳化鎢基硬質(zhì)合金有鎢鈷類和鎢鈦類。鎢鈷類合金主要用于制造硬質(zhì)合金刀具，具有很高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性，具有極強(qiáng)的抗塑性變形能力和刃口強(qiáng)度。硬質(zhì)合金刀具比高速鋼切削速度高4～7倍，刀具壽命高5～80倍，可加工50HRC左右的硬質(zhì)材料。

3.1.3.陶瓷、金剛石、立方氫化硼等超硬材料：耐磨性好，可以加工高硬度材料；摩擦力小，加工零件表面的粗糙度好；耐高溫，可以在1200℃下連續(xù)切削；耐用度是傳統(tǒng)刀具的50～80倍，制造困難，價(jià)格昂貴。

綜合比較材料和刀具材料切削性能、制造成本、效率因素，選擇硬質(zhì)合金刀具做普通支架類零件比較合適。

3.2.幾何參數(shù)

3.2.1.前角：增大前角刀具變得鋒利，切削變形減少，切削力和主軸動(dòng)力降低。但強(qiáng)度降低，易產(chǎn)生折斷或崩刀現(xiàn)象。在切削硬度和強(qiáng)度大的材料時(shí)前角取 0°～10°。

3.2.2.后角：增大后角可以減少刀具與被加工工件的摩擦，減少后刀面的磨損。后角過大，切削中容易產(chǎn)生震動(dòng)，影響加工質(zhì)量和刀具壽命。實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)切削厚度來選擇后角的大小，一般為 6°～12°。

3.2.3.主偏角：在銑削中，增大主偏角使得徑向切削力減小，刀具的抗震性能力強(qiáng)，切削深度也隨之增加。銑削臺(tái)階時(shí)選取90°，銑削平面時(shí)選取60°～75°。

3.3.切削量

切削參數(shù)主要有切削速度、進(jìn)給量、切削深度。給定合理的切削參數(shù)，直接影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本。先選擇最大的切削深度，適當(dāng)調(diào)整進(jìn)給量，合理給定切削速度，切削速度過快加工零件表面粗糙度好，但刀具磨損嚴(yán)重。

在反復(fù)試驗(yàn)中，刀具參數(shù)選擇如表1

4. 工藝設(shè)計(jì)

典型支架類零件，該零件選擇加工中心加工比較合適，從加工內(nèi)容上分析，其可分為平面、臺(tái)階、螺紋、外輪廓和高精度孔。其中螺紋和鏜孔程序比較簡(jiǎn)單，可以用手工編程直接完成。臺(tái)階和外輪廓都屬于二維輪廓類編程，適宜用MasterCAM編程。結(jié)合支架類零件加工有效部位小、工序多、支撐部位精度高等特點(diǎn)，該類零件加工機(jī)床選擇的機(jī)床為友佳VMP-23A。

根據(jù)毛坯和機(jī)床特點(diǎn)，工藝安排如下：粗、精銑基準(zhǔn)面（底面）→鉆4×Φ16底孔→精加工4×Φ16底孔→ 鉆Φ36底孔→銑削臺(tái)階→

粗銑外輪廓→鏜Φ36 孔→銑削另一面→精加工臺(tái)階。

加工第一難點(diǎn)分析，工件底面與其他輪廓的形位公差多，選擇該面為基準(zhǔn)容易保證其他輪廓的位置公差。因底面有粗糙度要求并且加工深度淺，宜采用端面銑刀高轉(zhuǎn)速的加工方式，避免用小直徑刀具加工會(huì)帶來復(fù)雜的加工軌跡。

加工第二難點(diǎn)分析，4×Φ16的定位孔與底面有垂直公差要求，采用底面與定位孔的加工在同一次裝夾中完成，以機(jī)床精度來保證其垂直公差。四個(gè)定位孔之間的位置誤要求高，選擇中心鉆做好定位，用Φ9.8的鉆頭鉆好底孔。

加工第三難點(diǎn)分析，外輪廓形位公差要求高，必須遵循粗加工、半精加工、精加工的工藝順序。粗加工選Φ16大直徑的立銑刀，盡量多去除余料。從圖紙上可知工件壁厚8mm，輪廓比較平直，選取分層的加工方式，并選擇立銑刀的有效刃長(zhǎng)L>8。

加工第四難點(diǎn)分析，按先面后孔的工藝，以底面為基準(zhǔn)先加工80×80的上表面，再加工Φ36的孔比較合理。Φ36孔的公差要求高、孔徑大、單一孔的特點(diǎn)，選擇先銑底孔再鏜削的工藝，加工過程中注意銑削深孔容易造成上大下小的現(xiàn)象，避免超差，最后一步用鏜刀慢速精加工。

5. 小結(jié)

支架類零件在銑削加工中比較頻繁，深入分析此類零件加工工藝，建立完整的加工流程，對(duì)提高加工效率和加工質(zhì)量有明顯成效。為現(xiàn)代化制造帶來很大的社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：

劉遠(yuǎn)林（1986—）男，漢族，本科，學(xué)士學(xué)位，長(zhǎng)期從事加工中心編程與工藝研究工作。