小型殼體類零件數控車削加工工藝實踐

王維崗，張 霞

(經緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中 030601)

1 問題提出

殼體是氣流紡紗機紡紗器的安裝基礎，屬薄壁壓鑄件，易變形，各安裝孔相對位置要求高。在試制氣流紡紗機殼體過程中，用立式加工中心定A基準面及2-φ10 mm基準孔，并以銑鏜工藝加工與A基準面垂直面上的φ75 mm孔、φ30 mm孔、φ44 mm外圓及底面所形成的環面，報廢率高達15%。

圖1所示的殼體材料為ZL111壓鑄鋁，加工內容多、成型復雜，適合加工中心的專用鏜刀難選擇，故用桿形銑刀加工φ75 mm孔內圓弧、φ44 mm外圓弧及底面，而加工φ30 mm孔需用2把鏜刀，所有工序用時約需25 min，效率很低。且φ75 mm孔和距基準面距離為72 mm的尺寸都無法達到圖紙要求的精度，φ75 mm孔常出現喇叭口，72 mm尺寸一般超差0.04 mm；表面粗糙度Ra值1.6 μm也不能保證，一般只能達到3.2 μm；生產中桿形銑刀磨損后難以修復、消耗量大。

圖1 氣流紡紗機殼體結構

2 數控車削工藝方案

2.1 工藝可行性及設備選擇

該工序一面兩銷定位后，所有的加工內容都在距基準面72 mm的同心圓上，即存在同一個回轉中心，如果選擇好刀具、夾具，采用數控車床加工該零件是可行的[1]。

為保證零件尺寸精度和位置精度，滿足設備對定位、換刀、精度及加工中心銑鏜工藝轉速變化的高要求，確定使用多刀為主的數控車床。

2.2 夾具

加工該零件，數控車床主軸轉速在1200 r/min以上，零件高速旋轉，動平衡要求高，需設計專用夾具(見圖2)。專用夾具呈角尺型，加工依舊采用一面兩銷定位，用夾具控制基準面與機床主軸平行，保證2-φ10 mm孔對稱中心與主軸中心在同一平面內，并進行動平衡檢測。

圖2 定位夾具結構

2.3 刀具

根據零件形狀，要求數控車床選用加工最小內圓弧小于φ44 mm、最大外圓弧大于φ75 mm和深度大于29.5 mm的端面槽刀。經調研，筆者公司引進模塊式強力端面槽刀[2]。此刀具由刀桿、刀夾和刀片組成，能滿足φ75 mm孔、φ44 mm外圓和底面全部粗、精加工，各孔大小可通過程序及刀具補償進行調整。刀片寬度為5 mm，刀尖為R0.4 mm，強度和精度均非常高，既滿足斷續切削要求，又滿足成型加工要求。引進攀時公司制造的刀片，刀片前角拋光，一片刀就能完成粗、精鏜φ75H7孔。

2.4 程序

數控車床編程采取人機對話方式[3]， 加工φ30 mm孔應用優化的NC程序，只需根據系統提示輸入零件加工信息生成加工程序即可。對于環形面部分，開發應用了NC系統的特殊手工編程功能，使車刀路徑短捷且順暢。通過實踐，確定φ75 mm孔、φ44 mm外圓和φ30 mm孔的精加工工藝，車床主軸轉速為1500 r/min，走刀量為0.03 mm/r，轉動平穩、零件表面粗糙度Ra值達1.1 μm；轉速小表面粗糙度達不到圖紙要求，轉速大夾具離心力增大、造成位置尺寸72 mm超差。

3 工藝改進效果

經過近2個月的生產驗證發現，采用機夾可轉位刀具，用數控車削工藝代替銑鏜工藝加工氣流紡紗機殼體，能達到圖紙工藝要求且合格率保持在99%以上，生產效率提高3～5倍，生產成本大幅降低。該工藝的嘗試為其他小型殼體類零件數控車削加工提供了參考，但應注意的是數控車削加工必須將先進刀具與優化的NC程序相統一，同時不斷地研究加工工藝，進一步提高加工效果。