通過(guò)對(duì)工藝方案的分析，設(shè)計(jì)了專(zhuān)用夾具與數(shù)控車(chē)床相結(jié)合，替代了原有的銑削加工工藝，不僅提高了加工效率，而且穩(wěn)定了加工質(zhì)量。

1前言

最初的工藝路線(xiàn)是:粗、精車(chē)所有外圓、臺(tái)階倒角、內(nèi)孔、內(nèi)錐面→用鉆頭鉆兩個(gè)φ11mm通孔→線(xiàn)切割加工內(nèi)鍵槽→線(xiàn)切割加工R3mm圓弧和兩個(gè)直角面→數(shù)控銑床加工R80mm圓弧。

R80mm圓弧在數(shù)控銑床上加工，原簡(jiǎn)易工裝用錐度為1∶5的錐形芯軸和菱形銷(xiāo)定位。工件只能單獨(dú)加工。雖然加工精度能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但加工效率低，加工成本高，不能充分發(fā)揮數(shù)控銑床的高效優(yōu)勢(shì)。

加工完一批零件后，我們決定重新設(shè)計(jì)加工方案，尋求在數(shù)控車(chē)床上加工R80mm圓弧的可行性，以車(chē)代銑，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地?cái)U(kuò)大機(jī)床的應(yīng)用范圍。

2工件加工工藝及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重新進(jìn)行了工藝分析。R80mm圓弧是規(guī)則圓弧，只要能找到圓心，并與車(chē)床旋轉(zhuǎn)中心重合，就可以用車(chē)床加工。相比銑削，生產(chǎn)效率會(huì)大大提高，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了一種夾具，可以在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床上使用，同時(shí)夾緊多個(gè)零件，如圖2所示。

2.1應(yīng)用新工裝后工件的加工工藝

1)在數(shù)控車(chē)床上粗、精車(chē)各圓柱臺(tái)階的倒角、內(nèi)孔和內(nèi)錐孔。

2)用鉆模在平面上鉆兩個(gè)φ11H8的通孔(孔的加工精度需要適當(dāng)提高定位)。

3)內(nèi)錐體上的鍵槽采用線(xiàn)切割加工。首先，在切割內(nèi)錐部分之前，試著切割一個(gè)高度相同的沖頭部分，記錄下當(dāng)前的ZSD\ZID\Z0值；其次，測(cè)量試件的實(shí)際角度和尺寸，計(jì)算修正值；最后對(duì)錐形零件進(jìn)行切割，得到的測(cè)量尺寸和角度值準(zhǔn)確，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

4)數(shù)控WEDM R3mm圓弧和兩個(gè)直角面。

5)在數(shù)控車(chē)床上使用新設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具，以1∶5的內(nèi)錐孔為定位基準(zhǔn)(因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)是換算的，所以前道工序要保證錐孔與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的同軸度)，加工R80mm圓弧面。此時(shí)實(shí)際上R80mm弧面的加工已經(jīng)改為車(chē)削φ160mm孔。

2.2夾具的結(jié)構(gòu)和工作原理

該夾具主要由夾具本體、錐形芯軸、菱形銷(xiāo)和壓緊元件[1]組成。安裝后，工件R80mm弧面分布在以車(chē)床主軸回轉(zhuǎn)中心為圓心，半徑為80mm的圓上。

在具體直徑為160mm的夾具圓周上，根據(jù)工件的大小安裝盡可能多的定位芯軸和金剛石銷(xiāo)，力求使工件互不干涉，充分利用空間。工件上鉆的任何一個(gè)φ11H8孔都可以作為防轉(zhuǎn)定位，這樣可以同時(shí)加工多個(gè)工件。

3工件在夾具中的定位分析

工件安裝在夾具本體上，錐形芯軸限制工件的五個(gè)自由度，菱形銷(xiāo)限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，相當(dāng)于一邊兩個(gè)銷(xiāo)定位。工件六個(gè)自由度完全受限，屬于完全定位，定位安全可靠[1，2]，如圖5所示。

夾具的4個(gè)主要元素

1)如圖6所示，連接夾具和機(jī)床的法蘭尺寸應(yīng)根據(jù)機(jī)床主軸端的尺寸準(zhǔn)備。根據(jù)加工圓弧[1，2]的半徑尺寸和位置要求，精確計(jì)算后確定安裝定位主軸的六個(gè)孔的圓周尺寸和安裝六個(gè)菱形銷(xiāo)的孔的位置。

3)如圖8所示，菱形銷(xiāo)與工件的定位孔配合，間隙很小，既保證了安裝的方便，又盡可能少地限制了工件的轉(zhuǎn)動(dòng)。菱形銷(xiāo)通過(guò)φ10H7/n6過(guò)盈配合與夾具體裝配在一起，確保菱形銷(xiāo)牢固地固定在夾具體上。需要注意的是，當(dāng)菱形銷(xiāo)安裝在夾具體上時(shí)，菱形銷(xiāo)的窄面應(yīng)垂直于菱形銷(xiāo)中心與工件錐孔中心的連線(xiàn)。

5如何使用夾具

將夾具安裝在機(jī)床主軸上，并用千分表檢查其安裝的正確性。

完成相關(guān)工序后，將工件裝在夾具體上，用螺母壓緊，即可車(chē)削R80mm圓弧面[3，4]。工藝為:①粗車(chē)工件φ160mm孔，留1mm精加工余量。②精車(chē)工件的φ160mm孔至公差要求。

加工完成后，取出工件，將工件旋轉(zhuǎn)180°重新安裝，即可加工工件另一側(cè)的R80mm圓弧面。

由于同時(shí)安裝多個(gè)工件進(jìn)行加工，減少了刀具空行程，增加了有效切削時(shí)間，加工效率明顯提高。高速鋼刀具用于數(shù)控銑床，硬質(zhì)合金刀具用于數(shù)控車(chē)床。由于硬質(zhì)合金刀具的切削參數(shù)遠(yuǎn)高于高速鋼刀具，使用這種夾具不僅提高了切削效率，而且降低了切削成本，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。

6結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)用到圓弧曲面，圓弧曲面的加工工藝多種多樣。應(yīng)根據(jù)圓弧的曲率、材質(zhì)和技術(shù)要求，采用不同的加工工藝。因?yàn)椴煌募庸すに嚤厝粫?huì)產(chǎn)生不同的加工效果，所以技術(shù)人員在編制加工工藝時(shí)要充分論證各種加工方案。傳統(tǒng)工藝固然可行，但隨著科技的進(jìn)步，大量新設(shè)備、新工具材料的涌現(xiàn)，工藝設(shè)計(jì)者應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，突破傳統(tǒng)工藝，采用最佳方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。通過(guò)實(shí)踐證明，利用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床，配以合理的工藝裝備，實(shí)現(xiàn)多個(gè)零件同時(shí)加工而不銑削是完全可能的。