精密盤(pán)狀多孔零件加工工藝分析

寧嬌　焦丕顯　包洪臣

摘 要：數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用大大提高了零件加工的效率和精度，但是對(duì)于精密零件的加工來(lái)說(shuō)，科學(xué)合理的加工工藝是非常重要的。盤(pán)狀零件的加工較普通零件加工工藝要復(fù)雜一些，而精密盤(pán)狀多孔零件的加工在精度要求上更高，從機(jī)床的選擇，到工藝流程，加工方法都具有很高的要求，要達(dá)到加工精度的要求，就必須建立起科學(xué)完善的工藝流程和加工路徑，而這也是零件加工的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。該文以一種精密盤(pán)狀多孔零件的加工為例，從機(jī)床、加工方法、工藝流程、夾具和刀具的設(shè)計(jì)與使用幾個(gè)方面分析精密盤(pán)狀多孔零件的加工工藝，為同類零件的加工提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)床 精密 盤(pán)狀多孔零件 加工工藝

中圖分類號(hào)：TH162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（b）-0099-02

隨著數(shù)控機(jī)床的使用，我國(guó)加工制造業(yè)發(fā)展迅速，零件加工數(shù)量、精度、效率等要求越來(lái)越高，各個(gè)領(lǐng)域?qū)芰慵男枨罅恳苍絹?lái)越大。對(duì)零件加工的角度來(lái)說(shuō)，盤(pán)狀薄壁類零件的加工相較于其他普通零件的加工難度要大，特別是精密盤(pán)狀多孔零件的加工，在精度要求上更高，工藝相對(duì)要復(fù)雜得多。要保證零件的加工精度，即必須選擇合適的機(jī)床并確定科學(xué)可行的加工路徑和工藝，才能加工制造出滿足要求的精密零件。

1 加工要求

某一種精密盤(pán)狀多孔零件，基料材質(zhì)為35鋼，如圖1所示，該盤(pán)狀多孔零件外廓尺寸較大，分布多個(gè)孔，且每個(gè)孔的孔徑在精度上的要求都很高，允許誤差±0.05 mm，孔圓度允許誤差0.008 mm，零件外圓有一圈的凹槽，數(shù)量為20個(gè)。該零件對(duì)于加工精度的要求很高，在加工難度上要比其他普通類型的零件要大得多，要保證加工精度符合要求，就必須預(yù)先建立起一套科學(xué)可行的加工工藝方案。

鑒于該零件在精度上面很高的要求，使用普通的機(jī)床和加工工藝很難滿足，且該零件為薄壁盤(pán)狀零件，加工過(guò)程中極易發(fā)生變形，使得整體精度要求更高，加工難度更大，因此除了要選擇高性能的機(jī)床和建立科學(xué)的加工工藝方案外，工裝夾具的選擇和夾緊力都要進(jìn)行特殊的設(shè)置。經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)和修改，最終得出一套完整的加工方案，試驗(yàn)樣件符合加工要求，確定了加工方案的可行性。

2 機(jī)床的選擇和加工方法的確定

經(jīng)過(guò)比對(duì)分析，最終選擇了具有高精度坐標(biāo)定位裝置、具有良好剛性的坐標(biāo)鏜床來(lái)執(zhí)行加工任務(wù)，該機(jī)床在平面銑削和孔徑加工方面性能優(yōu)越。在對(duì)零件孔的加工方面選取分度法進(jìn)行加工，將精度高的分度盤(pán)式數(shù)顯轉(zhuǎn)臺(tái)安裝于機(jī)床工作臺(tái)上，在轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行零件加工，這樣加工零件的不同位置只需轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)即可。在對(duì)零件孔進(jìn)行加工時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)保持固定不動(dòng)。轉(zhuǎn)臺(tái)的安裝很重要，零件回轉(zhuǎn)中心要與轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心保持高度的重合，在加工過(guò)程中，盡可能的將分度誤差控制在最小。

3 加工工藝路線

從工藝路線上來(lái)說(shuō)，精密盤(pán)狀多孔零件的加工與其他類型的零件加工差別不大，基本路線為：粗加工→自然時(shí)效處理→半精加工→自然時(shí)效處理→精加工→加工完成。粗加工是對(duì)零件胚料進(jìn)行切割、銑削，對(duì)零件的內(nèi)外圓表面、兩端面進(jìn)行粗銑、鉆孔并對(duì)孔進(jìn)行粗鏜，對(duì)零件外圓凹槽進(jìn)行粗鏜。半精加工對(duì)零件內(nèi)外圓的表面進(jìn)行半精車，使其符合尺寸要求，兩端面進(jìn)行半精銑，使其符合尺寸要求，對(duì)孔及外圓凹槽進(jìn)行半精鏜。精加工是利用專門(mén)的夾具、刀具對(duì)零件各個(gè)孔以及外圓凹槽進(jìn)行精鏜。對(duì)內(nèi)外圓進(jìn)行粗車，再對(duì)兩端面進(jìn)行粗銑，將余量去除，為接下來(lái)的孔和凹槽精加工打下基礎(chǔ)。隨后的精加工過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是利用專門(mén)的夾具和刀具對(duì)孔和外凹槽進(jìn)行精密化的加工。

4 精鏜孔夾具的設(shè)計(jì)與使用

精加工工序是在盤(pán)狀多孔零件內(nèi)外圓以及零件兩端面都已經(jīng)加工完成的基礎(chǔ)上對(duì)零件上的各個(gè)孔以及外圓的凹槽進(jìn)行更為精密的鏜銑加工。因?yàn)榱慵旧韺儆诒”诹慵?，在加工中極易發(fā)生變形，因此，要預(yù)防鏜孔的過(guò)程中零件出現(xiàn)變形，保證加工精度，就必須設(shè)計(jì)一種特殊的夾具來(lái)專門(mén)對(duì)零件進(jìn)行裝夾固定。于是，該文研究采取液固兩相轉(zhuǎn)變裝夾法來(lái)對(duì)零件進(jìn)行固定，固定夾具選取添加松香的石蠟基介質(zhì)，因?yàn)榇朔N介質(zhì)為石蠟溶液和松香的混合物，具有很強(qiáng)的粘結(jié)力，固定效果良好，在防止加工過(guò)程中零件變形非常有用。

如圖2所示，在機(jī)床工作臺(tái)上裝置夾具體，定位基準(zhǔn)取零件的內(nèi)圓，先在夾具體底面的空腔中注入石蠟溶液將零件在夾具體中注入，再在內(nèi)圓處將石蠟溶液注入，將零件按照定位基準(zhǔn)在夾具體中置入，使其處于正確的位置后，等待石蠟溶液冷卻。當(dāng)石蠟冷卻凝固，就會(huì)對(duì)夾具體中的零件起到固定的作用，保持零件始終處于固定不變的位置，即使受到剛性加緊力的作用，零件在夾具體中也不會(huì)因?yàn)榫植渴芰Φ牟痪鶆蚨l(fā)生變形，這對(duì)于保證零件加工精度是非常重要的。需要注意的是，一定要保證夾具體底面的平整度，使零件加工表面與加工刀具呈完全垂直的狀態(tài)；為了保證石蠟溶液充分發(fā)揮固定作用，石蠟要容易充滿夾具體腔內(nèi)，可在夾具體底面預(yù)留多個(gè)小孔，在注入石蠟溶液時(shí)用于排出空氣，使石蠟容易充滿而不留空隙。加工過(guò)程中溫度升高會(huì)引起石蠟融化變軟，從而影響固定效果，因此當(dāng)石蠟變軟一定要停止加工，待石蠟溶液冷卻凝固后再接著加工。加工完成，只需將夾具和零件處于熱水中，溫度升高石蠟融化，零件即可與介質(zhì)相分離。

5 刀具的選擇及切削參數(shù)的設(shè)定

針對(duì)該文加工零件的特點(diǎn)，除了采用特殊的夾具，刀具的選擇也十分重要。在半精加工和精加工的工序中，可選擇硬質(zhì)材料刀具，該文使用的銑刀和鏜刀材質(zhì)為PCBD和PCD，在使用過(guò)程中性能良好，具有良好的抗彎強(qiáng)度和耐磨性，零件表面的加工精度較高，符合要求。

精密零件的加工，切削用量的設(shè)定非常關(guān)鍵，直接影響加工精度。在對(duì)切削用量進(jìn)行設(shè)定的時(shí)候，要充分考慮到零件表面質(zhì)量要求、刀具磨損度，還要兼顧加工成本。鏜孔是該文零件加工的重點(diǎn)工序，參數(shù)的設(shè)定非常重要，在對(duì)孔進(jìn)行粗鏜的過(guò)程中，要采用較大的背吃刀量，采取低速切削的方式。在對(duì)孔進(jìn)行半精鏜和精鏜的過(guò)程中，要采用較小的背吃刀量，同時(shí)注意控制進(jìn)給量，采取高速切削的方式，以提高零件表面的加工質(zhì)量。

綜上所述，對(duì)于精密盤(pán)狀多孔零件的加工，孔隙的加工既是加工的重點(diǎn)，也是加工的難點(diǎn)，對(duì)零件整體的加工精度有直接的影響。要保證此類零件的加工質(zhì)量和精度，要選擇合適的機(jī)床、制定科學(xué)的工藝方案，采用特殊的夾具進(jìn)行裝夾，選擇合適的刀具進(jìn)行切削，并在切削用量上恰當(dāng)?shù)目刂?。采取此加工工藝加工出?lái)的樣件，符合零件要求，為后面的批量生產(chǎn)加工打下了基礎(chǔ)，也為類似零件的加工提供了參考和借鑒。

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