典型零件的數(shù)控加工實(shí)例分析

上官建林 岳宗平

（河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，河南 鄭州 451191）

目前，由于數(shù)控機(jī)床高效率、高精度的優(yōu)勢日益凸顯，越來越多的成型零件都選擇在數(shù)控機(jī)床上加工。但是，許多數(shù)控操作人員卻不能對一個(gè)復(fù)雜的零件進(jìn)行正確的工藝分析，尤其是工件裝夾不合理，就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本升高、數(shù)控機(jī)床的效率降低、加工出的產(chǎn)品質(zhì)量下降等后果。

本文通過對一個(gè)典型零件，從零件圖實(shí)物結(jié)構(gòu)分析、定位基準(zhǔn)和夾具設(shè)計(jì)與制作、裝夾方式等方面完成零件的加工，并滿足了產(chǎn)品技術(shù)要求［1-2］。圖1所示為實(shí)際工作當(dāng)中偏心輪上用到的零件，該零件毛坯尺寸為φ25mm×60mm圓鋼，材料為45＃鋼，要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成所有加工任務(wù)。

圖1 零件實(shí)物圖

1 典型零件結(jié)構(gòu)分析

該零件為單件生產(chǎn)，外形為φ22mm×30mm的外螺紋。主要結(jié)構(gòu)是徑φ22mm的外螺紋和其中一端端面上有如圖1所示的鍵槽（鍵槽長為16mm，寬為8mm，兩端為φ 8mm的半圓）。該零件結(jié)構(gòu)簡單，但不易定位和裝夾。因此，該零件加工難點(diǎn)在于加工時(shí)工件的裝夾與定位。

2 設(shè)備選擇

根據(jù)對被加工零件的結(jié)構(gòu)分析可知，圖中只有一外螺紋和一鍵槽；所以φ22mm外螺紋選擇用CA6140數(shù)控車床進(jìn)行加工，鍵槽選擇用普通數(shù)控銑床進(jìn)行加工。

3 外螺紋的加工

3.1 車刀的選擇

車刀刀具的選擇，外圓的加工選擇外圓加工刀桿；刀尖角的大小決定了刀片的強(qiáng)度，在工件結(jié)構(gòu)形狀和系統(tǒng)剛性允許的前提下，應(yīng)選擇盡可能大的刀尖角，通常這個(gè)角度在35°～90°之間。所以刀片的選擇主要考慮要加工工件的形狀［3］。

3.2 工件的裝夾

工件加工，首先要考慮零件的裝夾，零件裝夾應(yīng)遵循的原則是：

①為了不影響進(jìn)給和切削加工，在裝夾工件時(shí)一定要將加工部位敞開；②選擇夾具時(shí)應(yīng)盡量做到在一次裝夾中將零件需要加工的表面全部加工出來；③加工時(shí)，盡量避免裝夾螺紋部分。

3.3 切削用量的選用原則

粗車時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時(shí)應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件選取盡可能大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc。增大背吃量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量f，有利于斷屑［4］。

精車時(shí)，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時(shí)應(yīng)選用較小（但不能太?。┑谋吵缘读亢瓦M(jìn)給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。

3.4 工件的加工

針對這一零件，首先考慮先用φ25mm的圓柱毛坯在數(shù)控車床車出φ22mm外螺紋。

具體步驟：

①用三爪卡盤夾緊工件毛坯，保證伸出長為60mm；

②選用75度外圓車刀對刀切端面；

③選用93度外圓車刀精車φ21.85mm×40mm外圓；

④選用60度螺紋車刀加工φ22mm×40外螺紋；

⑤用3mm寬割斷刀切斷，保證螺紋長度為30mm。

4 端面上槽的加工

4.1 夾具的設(shè)計(jì)

由于此零件的外圓是外螺紋，沒法定位與夾緊，所以要考慮設(shè)計(jì)一個(gè)專用夾具來完成此零件的裝夾，然后才能加工。如圖2所示為加工出來的此零件的專用夾具實(shí)物，加工完之后用線切割沿直徑切成兩半。

圖2 零件夾具

4.2 工件定位的裝夾，如圖3所示：

①把三爪卡盤固定在銑床工作臺(tái)上；

②把在車床上加工好的零件半成品外螺紋φ22與圖2所示夾具φ22內(nèi)螺紋配合；

③零件軸向靠φ18內(nèi)圓定位，螺紋徑向靠兩半夾具在三爪卡盤上夾緊定位；

④夾具在三爪卡盤上軸向靠30軸肩定位；

圖3 零件裝夾定位

4.3 工件的加工

數(shù)控銑床上所采用的刀具要根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具。本次加工采用φ8mm的鍵槽銑刀。

完成零件的裝夾后，

①用銑床對刀儀進(jìn)行對刀操作；

②選用φ8mm的鍵槽銑刀完成如圖1所示鍵槽的銑削加工。

5 結(jié)論

通過這一典型零件的加工，不但可以了解數(shù)控機(jī)床加工的基本過程，更了解了典型零件在數(shù)控加工過程中不單單是會(huì)編程和操作就行，更重要的是制定合理的加工工藝，才能保證數(shù)控加工的質(zhì)量和效率。

［1］潘建新.周小紅典型零件數(shù)控加工工藝分析［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2010（8）:130-133.

［2］任小萍.略論數(shù)控車削加工典型零件加工方法［J］.價(jià)值工程，2012（24）:25-26.

［3］高紅娟.典型零件數(shù)控加工工藝分析［J］.技術(shù)應(yīng)用.硅谷，2014（21）：79-80.

［4］郭微.李學(xué)飛典型零件數(shù)控加工工藝制定［J］.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2012（2）:160-161.