教學(xué)中扇葉形配合零件加工及難點(diǎn)應(yīng)對方法

范承國

摘 要 本文主要敘述零件的加工。主要突出零件加工步驟、工藝劃分、輪廓加工、型槽加工、孔加工和曲面加工，加工難加工部位時的解決辦法。合理選擇定位裝夾、切削速度、進(jìn)給量、刀具及軟件的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 配合精度 曲面加工 R倒角 過切

中圖分類號：G421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

數(shù)控技術(shù)給制造行業(yè)帶來了跨時代的改變，隨著數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展不斷擴(kuò)大，它對于我國一些重要的行業(yè)發(fā)展起到了重要的作用。這些行業(yè)要裝備數(shù)字化設(shè)備已經(jīng)是現(xiàn)代發(fā)展的重大趨勢。在加工該零件時進(jìn)行圖紙分析、工藝分析、合理安排切削用量等內(nèi)容。

該零件是配合件，圖紙加工內(nèi)容主要包括內(nèi)外輪廓加工、型槽加工、孔加工、配合精度等內(nèi)容。

零件圖紙：（見圖1、圖2）

1零件分析

工件毛坯尺寸為132？32？2，材料是45#鋼，工件最終加工尺寸為130？30？0，毛胚單邊有1余量。

配合件：零件一加工部位包括四角長卓韤咨畎繼庸こぃ瑎卓韤贅嘰耐飴擲庸ぃ魈宀糠值？個（R74識52識55）深扇葉形型腔加工（倒角R6.5）、4個 10H7的通孔加工、中心 45H7曲面加工，其幾何形狀屬于平面圖形，零件主體形狀是正方形。

零件二加工部位包括四角長讇椎耐固庸ぃ魈宀糠殖卓韤咨畬哪諑擲庸ぁ？個 10H7個通孔加工、加工均布的5個（R74識52識55）高扇形輪廓（倒角R60.5）。中心 20通孔和半圓球 45H6贅咔婕庸ぃ浼負(fù)渦巫詞瞧矯嬙跡渲魈逍巫詞欽叫巍？

兩件有配合關(guān)系，零件中由五種幾何形狀組成，它分別在不同的層面上，如四角31？2.5的不封閉的槽，中心 45半圓球，還有勻部的扇葉形，正方形120？20識65倒角輪廓。配合要求有未注圓角R0.5、圓倒角處粗糙度Ra3.2微米、未注公差I(lǐng)T13、表面不得磕碰劃傷。工件形狀大部分是由圓形、曲線、直線組成。幾何形狀之間間距比較小，總體來看，此工件加工量大，編程工作量大，配合精度較高。

2工藝分析

數(shù)控加工中心加工中，工藝分析是編程前重要的工藝準(zhǔn)備工作之一。根據(jù)圖紙，工藝分析時選擇數(shù)控加工部位的工序內(nèi)容，工藝性分析，工藝路線的確定。

零件材料為45#鋼，45#鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 ，硬度不高，易切削加工。所以采用硬質(zhì)合金刀具加工此工件。在裝夾方面，使用精密平口虎鉗裝夾，一次裝夾盡量完成多個工序。平口虎鉗主要目的是靠兩個工作面來保持工件的平行度，垂直度等形位公差，從而在快速裝夾的過程中保證了零件的加工精度。

2.1零件幾何特點(diǎn)

零件是型芯型腔配合件，其加工部位由通孔、型腔、內(nèi)外輪廓、凹槽、曲面、開口槽、R倒角組成，特別注意特征高度的控制，否則無法形成碰穿面。零件外形輪廓為正方形。

2.2工藝要點(diǎn)

圖中技術(shù)要求共有3處。一是未注圓角R0.5。二圓倒角處粗糙度Ra3.2微米，三未注公差按IT13標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；四表面不得磕碰劃傷。

2.2.1對圖紙基準(zhǔn)的理解

圖中標(biāo)注的0.05平行度，必須對這個技術(shù)要求有充分的認(rèn)識保證這個基準(zhǔn)。因為其既表明了設(shè)計基準(zhǔn)，也明確了配合要求。

2.2.2確定裝夾方案和選擇夾具

該零件是四邊形，加工面與不加工面之間的位置精度不高，故選用通用臺鉗，以零件兩個上下兩面定位，用虎鉗鉗口從上下兩側(cè)面加緊。

2.3選擇加工方法

（1）加工方法一：在加工中心上，用平口虎鉗進(jìn)行裝夾，先加工零件一在加工零件二，加工件周邊外輪廓，在加工零件工件內(nèi)輪廓和孔類，最后加工曲面。采用此加工的零件輪廓精度比較理想。

（2）加工方法二：在加工中心上，使用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。將數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺垂直固定在銑床工作臺上，使數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)中心軸線與銑床 Z向直線軸運(yùn)動方向平行，在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺上裝夾型腔零件，并使得零件的中心軸線與數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)中心軸線重合。

表面加工方法，因其表面粗糙度Ra3.2微米，故采用粗銑--精銑方案： 10H7孔為達(dá)到IT13級精度和粗糙度Ra3.2微米的表面，為先采用鉆頭鉆孔，然后用鉸刀進(jìn)行鉸孔。即按鉆中心孔-鉆通孔-鉸孔。

2.4確定工藝基準(zhǔn)

從圖樣上分析主要結(jié)構(gòu)為四邊形。適合采用平口虎鉗裝夾。為保證四周相互垂直，在加工前要對平口虎鉗進(jìn)行找正。保證工件一和工件二的平行度，必須要對平口虎鉗導(dǎo)軌以及精密墊鐵進(jìn)行調(diào)整。以下表面為基準(zhǔn)保證中心孔的垂直度和兩面的平行度。

3加工難點(diǎn)

（1）在加工過程中采用等切厚切削。一次走刀過程中徑向切深是不變。在高速徑向切削R圓角時，可以發(fā)現(xiàn)過切的現(xiàn)象由為顯著。通過圖上可以看出走刀到R圓角處切削力有顯著的突變（如：圖3）。

在等切厚銑削時，當(dāng)?shù)毒哂芍本€走刀過渡到圓弧走刀的時候，切入角會增大。刀具由直線走刀過渡到圓弧走刀的時候，由于切入角的增大而使刀具與工件的接觸面積增加， 從而引起切削力的突然增大并容易產(chǎn)生振動。切削力突變造成刀具和工件的加工變形增大，零件的尺寸誤差加大，而切削振顫則會在圓角處產(chǎn)生振紋，影響零件的加工質(zhì)量。

（2）扇形型芯型腔需注塑出滿足動平衡的塑料扇形制品。

（3）加工上下表面時出現(xiàn)的平行度超差。經(jīng)過反復(fù)觀察測量發(fā)現(xiàn)問題如下：在備料過程中沒有用檢測儀器檢測面的公差，導(dǎo)致加工完工件后上下表面出現(xiàn)平行度超差；在裝夾工件時由于夾緊力過大導(dǎo)致工件變形，拆卸工件后平行度超差；在用普通墊鐵裝夾砸實工件時，由于墊鐵上下表面平行度不高導(dǎo)致工件傾斜，加工完平行度超差；在加工工件過程中，由于加工參數(shù)設(shè)定不當(dāng)導(dǎo)致加工過程中工件出現(xiàn)震動，加工后測量平行度超差。

4解決辦法

問題（1）解決辦法：

在切削圓弧的走刀多成中，保持刀具的切入角的走刀路線，減小刀具在圓角處的的徑向切厚，可以避免切削力的突變。可以保持穩(wěn)定的切削，減小因切削力突變而引起加工變形和切削震動，提高了加工質(zhì)量。

在加工過程中，我還發(fā)現(xiàn)，逆銑時切屑厚度是由薄到厚，由于刀刃刃口剛接觸工件時，后刀面與工件之間的摩擦較大，易于引起振動，拐角處會出現(xiàn)嚴(yán)重的斜向振紋。順銑則剛好相反，雖然順銑的切削力稍大于逆銑時的切削力，但是在切削拐角處時，不會產(chǎn)生明顯的振紋。不過順銑的切屑是由厚到薄，對工件和刀具的沖擊力較大，在加工時盡可能減少刀具的懸伸長度和增加工件的剛性。

問題（2）解決辦法：

為了保證扇形型芯型腔注塑出，滿足動平衡的塑料扇形制品，在加工扇形型芯型腔時應(yīng)使用旋轉(zhuǎn)工作臺來進(jìn)行加工，使得每一扇葉都是在機(jī)床同一個位置被加工，這樣可以避免因為機(jī)床導(dǎo)軌誤差影響每個扇葉大小的不一致；在加工方式上應(yīng)采用每個扇葉層優(yōu)先走刀方式，而不采用區(qū)域優(yōu)先走刀方式，以此來避免因為刀具磨損影響每個扇葉大小的不一致；同時四邊的定位邊鎖塊加工時，也應(yīng)該采用以上加工方式，保證高的定位精度，來避免因為定位精度影響每個扇葉大小的不一致。

問題（3）解決辦法：

針對表面平行度超差問題，反復(fù)實驗下，在備料時用檢測儀器測量各表面之間的公差；在裝夾工件時夾緊力調(diào)整到適當(dāng)；采用上下表面平行度高的精密墊鐵裝夾砸實工件；設(shè)定加工參數(shù)時按照公式計算給予適當(dāng)?shù)膮?shù)，盡量減小切屑力。通過以上解決方法解決上下表面平行度超差問題。

5結(jié)束語

我國的數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅猛，讓制造業(yè)迎來了跨時代的發(fā)展，在數(shù)控技術(shù)日新月異的今天，它對于我國一些重要的行業(yè)發(fā)展起到了重要的作用，這些行業(yè)要裝備數(shù)字化設(shè)備已經(jīng)是現(xiàn)代發(fā)展的重大趨勢。在加工該零件時進(jìn)行圖紙分析、工藝分析、合理安排切削用量等內(nèi)容，通過了解數(shù)控的加工和工藝過程，熟悉數(shù)控機(jī)床工作原理和典型結(jié)構(gòu)、工夾量具的使用以及安全操作技術(shù)。了解數(shù)控在機(jī)械制造中的應(yīng)用，在了解、熟悉和掌握一定的數(shù)控基礎(chǔ)知識和操作技能過程中，培養(yǎng)、提高和加強(qiáng)數(shù)控實踐能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 王志平.數(shù)控編程與操作[M].北京：北京高等教育出版社，2003.

[2] 周蘭.模具設(shè)計與制造[M].清華大學(xué)出版社，2003.

[3] 黃衛(wèi).數(shù)控技術(shù)與數(shù)控編程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[4] 劉江.數(shù)控編程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[5] 李真峰.數(shù)控加工工藝[M].上海：上海交通出版社，2004.

[6] 趙長明.刀具設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[7] 馬占永.機(jī)械加工工藝設(shè)計實用手冊[M].航空工業(yè)出版社，2003.