CNC On-machine Measurement Quality Service Provider
通過(guò)對(duì)工藝方案的分析,設(shè)計(jì)了專用夾具與數(shù)控車床相結(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
最初的工藝路線是:粗、精車所有外圓、臺(tái)階倒角、內(nèi)孔、內(nèi)錐面→用鉆頭鉆兩個(gè)φ11mm通孔→線切割加工內(nèi)鍵槽→線切割加工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定位。工件只能單獨(dú)加工。雖然加工精度能滿足設(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)控車床上加工R80mm圓弧的可行性,以車代銑,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,并與車床旋轉(zhuǎn)中心重合,就可以用車床加工。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)控車床上粗、精車各圓柱臺(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)控車床上使用新設(shè)計(jì)的專用夾具,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、菱形銷和壓緊元件[1]組成。安裝后,工件R80mm弧面分布在以車床主軸回轉(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,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,菱形銷限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,相當(dāng)于一邊兩個(gè)銷定位。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)菱形銷的孔的位置。
3)如圖8所示,菱形銷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)。菱形銷通過(guò)φ10H7/n6過(guò)盈配合與夾具體裝配在一起,確保菱形銷牢固地固定在夾具體上。需要注意的是,當(dāng)菱形銷安裝在夾具體上時(shí),菱形銷的窄面應(yīng)垂直于菱形銷中心與工件錐孔中心的連線。
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,即可車削R80mm圓弧面[3,4]。工藝為:①粗車工件φ160mm孔,留1mm精加工余量。②精車工件的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。