滾珠擋條的數(shù)控加工及夾具設(shè)計(jì)

夏文龍

（廣東省工業(yè)高級(jí)技工學(xué)校，廣東 韶關(guān) 512000）

0 引言

我校實(shí)訓(xùn)中心大力實(shí)施校企合作項(xiàng)目以來(lái)，遇到許多加工技術(shù)方面的問(wèn)題，如果不解決會(huì)影響校企合作的效果。其中，與一家企業(yè)合作時(shí)，有一批滾珠擋條的加工任務(wù)。在接到加工任務(wù)以后，根據(jù)圖紙（圖1）所標(biāo)的技術(shù)要求進(jìn)行了分析，所有零件毛坯均是調(diào)質(zhì)45號(hào)成型鋼，尺寸是830mm×20mm×14mm，毛坯細(xì)又長(zhǎng)，易變形,加工完成之后再安裝使用產(chǎn)品時(shí)必須達(dá)到圖紙的形位精度和表面粗糙度的要求。產(chǎn)品是用于傳輸陶瓷，是成對(duì)安裝使用的，必須是兩件同一工序加工完成，而且此產(chǎn)品量較大，需要有一種合理的加工工藝來(lái)完成加工任務(wù)。從加工上來(lái)看確有較大的難度，通過(guò)細(xì)心試制成功了。

圖1 滾珠擋條

下面重點(diǎn)介紹滾珠擋條數(shù)控銑削的加工及夾具設(shè)計(jì)的加工問(wèn)題。

1 滾珠擋條加工的難點(diǎn)分析

通過(guò)圖形分析（圖1），毛坯細(xì)又長(zhǎng)，易變形,加工完成之后安裝滾珠擋條時(shí)平面A、B、C、D、E五個(gè)槽面和安裝傳輸軸的24個(gè)孔Φ11mm必須達(dá)到圖紙的形位精度和表面粗糙度的要求，認(rèn)為加工過(guò)程中有以下四個(gè)問(wèn)題是加工的難點(diǎn)：①機(jī)床的選用（選定X軸行程為1000mm數(shù)控銑床）；②固定滾珠擋條平面A、B、C、D、E五個(gè)槽面的加工并保證平行度公差為0.03mm和表面粗糙度為Ra1.6；③滾珠擋條上安裝傳輸軸的24個(gè)孔Φ11±0.015mm的加工并保證平行度公差為0.03mm、表面粗糙度為Ra1.6和與固定滾珠擋條平面的垂直度公差為0.03mm；④滾珠擋條總長(zhǎng)度825±0.1mm的快速控制加工。

2 具體解決加工中難點(diǎn)的辦法

滾珠擋條毛坯是均是調(diào)質(zhì)45號(hào)成型鋼，尺寸是830mm×20mm×14mm，毛坯細(xì)又長(zhǎng)，易變形，零件六個(gè)面是平整的，可以用作裝夾面，而且兩端面的一端面、厚度14mm和寬度20mm都不需要加工。解決辦法如下：

2.1 滾珠擋條的數(shù)控銑削加工工藝的安排

1）把夾具（圖2）安裝到數(shù)控銑床上，粗精銑削夾具裝夾零件的各個(gè)面，保證與銑床導(dǎo)軌平行和垂直；

2）把零件裝夾到夾具上，校正，鉆Φ9的孔到位，用Φ10的銑刀從中間向兩端粗精加工固定槽寬15mm，保證固定槽的平行度公差為0.03mm和表面粗糙度為Ra1.6；

3）零件裝夾不變，鉆Φ10.3的孔，用Φ10的銑刀從中間向兩端精加工24個(gè)孔Φ11±0.015mm，保證平行度公差為0.03mm、表面粗糙度為Ra1.6和與固定滾珠擋條平面的垂直度公差為0.03mm（利用夾具保證同一裝夾工序加工固定槽和孔Φ11±0.015mm，可以保證垂直度公差為0.03mm）。

4）零件裝夾不動(dòng)，加工總長(zhǎng)度為825±0.1mm（毛坯兩端面是平整的，以一端為定位面，加工另外一端即可）。

2.2 夾具設(shè)計(jì)

2.2.1 夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)主要為了加工時(shí)能夠保證固定滾珠擋條平面A、B、C、D、E五個(gè)槽面和安裝傳輸軸的24個(gè)孔Φ11mm必須達(dá)到圖紙的形位精度和表面粗糙度的要求，同時(shí)能快速控制滾珠擋條的總長(zhǎng)度，提高加工質(zhì)量和效率。滾珠擋條是成對(duì)安裝使用，是通過(guò)固定平面A、B、C、D、E五個(gè)槽面來(lái)保證24個(gè)孔Φ11mm安裝傳輸軸的平行度，能夠平穩(wěn)傳輸陶瓷，保證陶瓷不變形或破裂。滾珠擋條毛坯是均是調(diào)質(zhì)45號(hào)成型鋼，尺寸是830mm×20mm×14mm，毛坯細(xì)又長(zhǎng)，易變形，另外每月的生產(chǎn)量較大，經(jīng)過(guò)多次試制出一種合理的夾具（圖2）來(lái)完成加工任務(wù)。

圖2 固定夾具

2.2.2 夾具的使用方法

夾具的使用方法是：將夾具大底面通過(guò)3個(gè)Φ14mm孔用M12的螺栓固定在機(jī)床導(dǎo)軌上；一次性可以安裝四件零件到夾具上加工，以定位平面F定位零件的端面一端，通過(guò)用M10的螺栓固定壓緊斜塊壓緊零件并將分成兩件零件為一組，加工五個(gè)槽面和24個(gè)Φ11mm的孔。這樣使零件加工時(shí)與安裝時(shí)的形狀一樣（圖3），加工完成之后拆下零件就不影響零件的安裝使用效果。

圖3

2.2.3 夾具設(shè)計(jì)的加工

夾具設(shè)計(jì)的加工是關(guān)鍵，如果沒(méi)有符合加工要求直接影響零件的質(zhì)量，所以?shī)A具的加工如下：

①將6塊尺寸為160mm×30mm×20mm的45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼焊接到一塊尺寸為800mm×160mm×30mm的45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼板800mm×160mm面上；

②將尺寸為800mm×160mm×30mm的45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼板另外一個(gè)800mm×160mm面加工平整，再鉆出3個(gè)Φ14的孔，去毛刺；

③將尺寸為800mm×160mm×30mm的45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼板加工平整的一個(gè)800mm×160mm面通過(guò)M12的螺栓固定在機(jī)床導(dǎo)軌上，一次性粗精加工好F、G、H、J、M、N、P七個(gè)平面至尺寸要求并保證表面粗糙度要求，再鉆孔和攻絲為M10的螺紋孔，去毛刺；

④做一件壓緊斜塊，尺寸是厚度為20mm、上寬為30mm、下寬為35mm、中心鉆Φ12的孔。

2.3 固定滾珠擋條平面A、B、C、D、E五個(gè)槽面的加工

在滾珠擋條的加工中，五個(gè)槽面的加工質(zhì)量好或差會(huì)直接影響安裝固定滾珠擋條，下面對(duì)五個(gè)槽面如何確保形位公差對(duì)加工工藝過(guò)程進(jìn)行重點(diǎn)說(shuō)明：

1）由于是經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的毛坯，所以通常采用常規(guī)的粗銑和精銑的加工原則，工件的裝夾采用設(shè)計(jì)的夾具裝夾即可。

2）為了確保A、B、C、D、E五個(gè)槽面的平行度，則加工時(shí)通過(guò)夾具上 F、G、H、J、M、N、P 七個(gè)平面定位，用壓緊斜塊壓緊零件，此時(shí)零件上五個(gè)槽面剛好離支撐零件的定位塊近，這樣在加工五個(gè)槽面時(shí)不容易變形，使加工時(shí)保證了五個(gè)槽面的形位公差平行度公差為0.03mm。選用Φ10的四刃鎢鋼刀從中間向兩端粗銑五個(gè)槽面時(shí)槽側(cè)和槽底面各留0.5mm的精銑余量，通過(guò)精銑保證表面粗糙度為Ra1.6。

3）編輯程序

根據(jù)圖1所知，五個(gè)槽面在一個(gè)平面上，之間的距離相等，采用主子程序方式編輯程序（三凌系統(tǒng)）：

粗銑程序：

?

精銑程序：通過(guò)修改刀補(bǔ)精加工保證尺寸要求和表面粗糙度要求。

通過(guò)以上的工藝控制，從工藝上確保了形位公差和表面粗糙度的技術(shù)要求。

2.4 滾珠擋條上安裝傳輸軸的24個(gè)孔Φ11±0.015mm的加工

在滾珠擋條的加工中，24個(gè)孔Φ11±0.015mm的加工質(zhì)量好或差會(huì)直接影響傳輸陶瓷的質(zhì)量和生產(chǎn)率，為此選定了如下的加工方案確保形位公差和表面粗糙度達(dá)到技術(shù)要求。

1）機(jī)床：選定X軸行程為1000mm的三凌系統(tǒng)數(shù)控銑床。

2）由于是經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的毛坯，所以先用Φ10.3的鉆頭鉆孔，鉆后孔為10.3—10.5mm左右，再用Φ10的四刃鎢鋼銑刀從中間向兩端精加工24個(gè)孔Φ11±0.015mm；工件的裝夾采用設(shè)計(jì)的夾具裝夾即可，利用夾具保證與同一裝夾工序加工，這樣就保證了與五個(gè)固定槽面的垂直度公差為0.03mm，24個(gè)孔Φ11±0.015mm也是同一裝加工的，從而也保證了24個(gè)孔Φ11平行度公差為0.03mm、表面粗糙度為Ra1.6。

3）編輯程序

根據(jù)圖1所知，24個(gè)孔Φ11在一個(gè)平面上，之間的距離相等，采用主子程序方式編輯程序（三凌系統(tǒng)）：

?

2.5 滾珠擋條總長(zhǎng)度825±0.1mm的快速控制加工

滾珠擋條總長(zhǎng)度為825±0.1mm，設(shè)計(jì)的夾具為800mm長(zhǎng)，有利益保證零件的穩(wěn)定性；以?shī)A具定位平面F定位滾珠擋條一端加工另外一端保證長(zhǎng)度為825±0.1mm，滾珠擋條成對(duì)使用的長(zhǎng)度一樣，可以保證安裝傳輸軸時(shí)的達(dá)到平行，傳輸陶瓷更平穩(wěn)安全。

3 加工效果說(shuō)明

滾珠擋條從2013年7月在實(shí)訓(xùn)中心試制成功以后，在廠家投入使用了近半年時(shí)間，根據(jù)廠家反饋的信息，滾珠擋條各項(xiàng)性能基本能滿足設(shè)備的總體要求。從2014年開始，要充分體現(xiàn)出校企合作的效果，設(shè)計(jì)的夾具為該零件開始批量生產(chǎn)做了準(zhǔn)備工作，讓校企合作長(zhǎng)期共贏。

［1］唐云岐.金屬切削實(shí)用刀具技術(shù)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社,2002,9.

［2］唐云岐.機(jī)械制造技術(shù)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社,2003,7.

［3］吳明友.數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)編程與操作[M].南京：東南大學(xué)出版社,2000.

［4］宋正.數(shù)控機(jī)床編程與操作[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社,2005,6.