起重支架的數(shù)控銑工藝處理及工裝設(shè)計(jì)

耿慧蓮，韓江

(1.安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽蕪湖 241000;2.合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械汽車學(xué)院，安徽合肥 230009)

滑動(dòng)軸承內(nèi)圈材料為錫青銅，屬于脆性材料，選用的刀具為YG類材料，切屑為針狀，內(nèi)壁表面粗糙度及圓度不易控制，又由于孔深，上下的圓柱度也不易保證，給機(jī)械加工帶來(lái)了困難。文中利用數(shù)控銑削起重支架的滑動(dòng)軸承內(nèi)圈時(shí)，由于軸瓦焊接在軸承座內(nèi)，產(chǎn)生了焊接變形，余量較小，內(nèi)孔圓度不易保證，刀具磨損嚴(yán)重，加工效率低下。

1 滑動(dòng)軸承連接座圖紙分析

該零件為單件小批量生產(chǎn)，前道工序?yàn)閷⒋旨庸ね瓿傻妮S瓦焊接在軸承座內(nèi)，單邊壁厚為2 mm，φ98 mm加工到φ92 mm，要求保證尺寸精度，軸瓦的頂端和底端的同軸度為0.02 mm，表面粗糙度值為1.6 μm。最大處直徑為280 mm，在不增加其他設(shè)備的條件下，實(shí)驗(yàn)選用XH714型數(shù)控銑床加工。其他為自由公差，毛坯為焊接，余量不均勻，局部產(chǎn)生變形，如圖1所示。

工藝要求如下:

(1)用φ14 mm小銑刀粗銑、半精銑、精銑φ98 mm的上孔，直至上孔直徑為φ92 mm，其上偏差為+0.035 mm，下偏差為0。

(2)用大銑刀φ38.3 mm粗銑下孔φ98 mm的下孔，直至下孔直徑為φ94 mm。

(3)用長(zhǎng)銑刀φ38.3 mm半精銑、精銑φ94 mm的下孔，直至下孔直徑為 φ92 mm，其上偏差為+0.035 mm，下偏差為0。

(4)在保證滑動(dòng)軸承內(nèi)圈尺寸精度的同時(shí)，也要保證上空與下孔的同軸度，其同軸度值為+0.02 mm。

(5)除了保證尺寸精度與同軸度，也要達(dá)到要求的表面粗糙度要求，滑動(dòng)軸承內(nèi)圈的表面粗糙度值為 1.6 μm。

圖1 零件及效果圖

2 實(shí)驗(yàn)切削環(huán)境構(gòu)建

由于是單件生產(chǎn)，沒(méi)有設(shè)計(jì)專用的夾具。零件用卡盤和支承釘支承裝夾，比較方便實(shí)用，裝置如圖2所示。

圖2 夾具效果圖及現(xiàn)場(chǎng)

零件要求同軸度誤差為0.02 mm，對(duì)該裝置進(jìn)行定位誤差分析，定位誤差主要包括兩個(gè)方面:(1)基準(zhǔn)不重合誤差，(2)基準(zhǔn)位移誤差。該裝置三爪中心與工件中心一致，所以無(wú)基準(zhǔn)重合誤差;工件的平面度使用的是支承釘，用百分表來(lái)測(cè)量孔與卡盤的垂直度，使孔定位與工件及三爪自定心卡盤中心定位是一致的，基準(zhǔn)位移誤差為三爪卡盤的跳動(dòng)量。為了能夠獲得較好的精度采用了一套新的卡爪，用百分表測(cè)量三爪與尾座的跳動(dòng)值能夠控制在0.05 mm之內(nèi)，總的誤差能夠控制在0.05的三分之一，滿足加工要求。

3 加工過(guò)程分析

3.1 刀具選用

由于加工件為錫青銅材料，選用整體硬質(zhì)合金材料刀具成本太高，初步選用高速鋼四刃螺旋刀具，保證加工的連續(xù)性，切屑為卷曲的螺旋針狀，加工的工件表面粗糙度值很小，如圖4所示。但是在切削實(shí)驗(yàn)中，刀具懸伸長(zhǎng)，剛性不足，在銑削下半部分時(shí)，將上半部分破壞，導(dǎo)致尺寸、形狀、位置3項(xiàng)精度都超差。如果將工件翻轉(zhuǎn)，則會(huì)二次裝夾，很難保證0.02 mm的同軸度。采用普通YG6的硬質(zhì)合金刀具，通過(guò)手工刃磨臺(tái)階型斷屑槽，如圖3所示。刀具的主后角和副后角要大，實(shí)驗(yàn)比對(duì)獲得:主后角在10°左右，減少已加工面的磨損，加工效果明顯改善。

圖3 刀具選用及切屑

3.2 數(shù)控程序設(shè)計(jì)

數(shù)控加工程序設(shè)計(jì)主要涉及到軟件應(yīng)用、機(jī)床選擇、工藝工裝、刀具材料及形狀選擇等方面，其中程序設(shè)計(jì)的優(yōu)劣制約加工效率。加工的余量較小，采用調(diào)整法，運(yùn)用手工編程。為了方便實(shí)現(xiàn)上下的尺寸及同軸度控制，采用數(shù)控參數(shù)化方式進(jìn)行編程，通過(guò)改變一個(gè)參數(shù)來(lái)改變后面的數(shù)據(jù)，同時(shí)采用螺旋式下刀方式保證加工的連續(xù)性，進(jìn)而控制表面精度。程序如下:

加工效果、尺寸、同軸度控制如圖4所示。

圖4 加工效果圖

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于焊接變形后的加工工藝處理，尤其是壁薄精度高的零件，一般是調(diào)整刀具角度和工藝參數(shù)以及工裝形式，完成預(yù)期目的。隨著現(xiàn)代制造手段的改進(jìn)，特別是數(shù)控機(jī)床的使用，改變走刀路線、調(diào)整加工余量的均勻性也是改變切削性能的一個(gè)重要手段，作者在3個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得了較好的加工效果，當(dāng)然還會(huì)有其他的方法存在，將繼續(xù)完善。

【1】王先逵.機(jī)械加工工藝手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

【2】李洪.機(jī)械加工工藝手冊(cè)［M］.北京:北京出版社，1990.

【3】哈爾濱工業(yè)大學(xué)，上海工業(yè)大學(xué).機(jī)械制造工藝學(xué):第一、二、三、四分冊(cè)［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980.

【4】李慶壽.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1984.

【5】于駿一.變速切削的研究［J］.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1988，24(4):59－62.