如何使用數(shù)控車床加工方形體與偏角圓柱工件

周濤

（茂名市高級(jí)技工學(xué)校，廣東茂名　525000）

如何使用數(shù)控車床加工方形體與偏角圓柱工件

周濤

（茂名市高級(jí)技工學(xué)校，廣東茂名525000）

隨著科技的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品，新工藝，新技術(shù)，新材料的廣泛應(yīng)用，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求，技術(shù)的日新月異，也帶來了機(jī)床的變革，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)使機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)了大飛躍，那么，我們能利用普通的數(shù)控機(jī)床加工方形體與偏角度圓柱復(fù)合工件嗎？我認(rèn)為：通過工件夾具的制造，對(duì)被加工的工件采取正確的裝夾方法，合理安排加工工序，就能生產(chǎn)出我們需要的產(chǎn)品并保證產(chǎn)品的加工精度，達(dá)到客戶的需求。

數(shù)控車床夾具改造偏角度工件

1　產(chǎn)品加工與思考

由于電信設(shè)備需求軸聯(lián)器的數(shù)量很大，多為小巧精密件，使用材質(zhì)為：SUS303，由圖可知該零件加工精度要求很高，形位公差要求很嚴(yán)格。因此，要進(jìn)行批量生產(chǎn)，如何保證其品質(zhì)？使用何種加工設(shè)備？選擇什么樣的加工工藝和方法？

1.1加工中心與數(shù)控車床的比較

1.1.1功能使用上

數(shù)控加工中心是具有以下特點(diǎn)：

（1）加工中心是一種功能較全的數(shù)控加工機(jī)床，加工精度高，它把銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和切削螺紋等功能集中在一臺(tái)設(shè)備上，使其具有多種工藝手段。

（2）加工中心設(shè)置有刀庫，刀庫中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具，在加工過程中由程序自動(dòng)選用和更換。

（3）數(shù)控加中心工作原理。

1.1.2在內(nèi)（外）圓加工上

加工中心可以在X，Y，Z三個(gè)方和向自由活動(dòng)，在銑圓時(shí)，出現(xiàn)明顯的接痕，表面也不光滑，肉眼可以明顯觀察到表面粗糙。圓表面粗糙度過大從伺服系統(tǒng)參數(shù)來看，如果“速度環(huán)增益VGN”增益過低，會(huì)導(dǎo)致加工表面變差。而圓表面出現(xiàn)明顯接痕，則是出現(xiàn)“丟步'或”過沖”所致，過沖的原因是聯(lián)軸器的彈簧方向彈性有關(guān)，即正向扭轉(zhuǎn)時(shí)剛性大一些，反向旋轉(zhuǎn)時(shí)剛性小一些，這樣當(dāng)伺服軸從正向旋轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)向旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)”過沖”現(xiàn)象。

1.1.3在加工裝夾上

加工中心對(duì)工件裝夾要求較高，對(duì)細(xì)小工件裝夾顯得較為困難。要批量加工光纖軸聯(lián)器，也得借助專用夾具，分幾次裝夾才可完成；數(shù)控車在裝夾上要求相對(duì)簡單，也得要通過專用夾具，分幾個(gè)工序才能完成。

1.1.4機(jī)床價(jià)格上

一臺(tái)法蘭克M ILL450加工中心的價(jià)格大約200萬元左右，西門子GSVM 6540加工中心的價(jià)格約30萬元左右；一臺(tái)TURN250數(shù)控車的價(jià)格為60萬元左右，一臺(tái)華中H 21N數(shù)控車的價(jià)格為7萬元左右。

1.1.5加工設(shè)備選擇

通過對(duì)比分析，加工中心和數(shù)控車床的精度一樣，但如果光是加工圓，加工中心不及數(shù)控車床快，效率比數(shù)車低，位置精度也不如數(shù)車。只有選擇車床加工，才能保證了這個(gè)尺寸精度，從而保證了整個(gè)工件的定位基準(zhǔn)面B及基準(zhǔn)面D，以及其形位誤差。因此，要做好電信設(shè)備軸聯(lián)器的批量生產(chǎn)，從保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本來說，選擇數(shù)控車床來加工比較理想。

1.2使用專用夾具，為產(chǎn)品質(zhì)量保證

車床是通過回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工的，對(duì)于光纖軸聯(lián)器這個(gè)方體與偏角度圓柱復(fù)合工件，怎樣在數(shù)控車床上進(jìn)行加工生產(chǎn)，并達(dá)到批量要求，這就需要制造專用的夾具。

機(jī)床夾具——機(jī)床夾具是在金屬切削加工中，用以準(zhǔn)確地確定工件的位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。

1.2.1光纖軸聯(lián)器夾具的組成

夾具的組成可以分為幾個(gè)部分，這些部分相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系。（1）定位元件；定位元件的作用是確定工件在夾具中的位置。即通過它使工件加工時(shí)相對(duì)于刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)處于正確的位置。（如軸聯(lián)器夾具中的圓柱）（2）夾緊裝置；夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時(shí)所占據(jù)的位置在加工過程中不因受到外力（重力、切削力等）作用而產(chǎn)生位移，同時(shí)防止或減少振動(dòng)。它通常是一種機(jī)構(gòu)，包括夾緊元件（如軸聯(lián)器壓板等）增力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如軸聯(lián)器螺紋傳動(dòng)副）。（3）對(duì)刀或?qū)蛟粚?duì)刀或?qū)蛟糜诖_定工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前處于正確的位置的元件稱為對(duì)刀元件，如對(duì)刀塊；用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件，稱為導(dǎo)向元件。（數(shù)控車床自身帶有精確定位功能）（4）連接元件；連接元件用于將夾具與機(jī)床連接并確定夾具對(duì)機(jī)床主軸、工作臺(tái)或?qū)к壍南嗷ノ恢茫缍ㄏ蜴I，過渡盤等。（5）夾具體；夾具體是夾具的基座和骨架，用來配置、安裝各夾具元件，使之連成一體。

1.2.2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)選用的要求

（1）保證工件的加工精度；保證加工精度的關(guān)鍵在于正確選定定位基準(zhǔn)、定位的方法和定位的元件，必要時(shí)還要對(duì)定位誤差進(jìn)行分析計(jì)算，還要注意夾具中其他零部件的結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度的影響；注意夾具應(yīng)有足夠的剛度，多次重復(fù)使用的夾具還應(yīng)注意相關(guān)元件的強(qiáng)度和耐磨性，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。（2）提高生產(chǎn)率；專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。（3）工藝性能好；專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢修、維修等。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。（4）使用性能好；專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟(jì)適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾緊，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。還應(yīng)排屑方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)的變形。（5）經(jīng)濟(jì)性好；專用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計(jì)使用時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。

2　夾具的設(shè)計(jì)構(gòu)想

夾具的設(shè)計(jì)要按國家制圖標(biāo)準(zhǔn)，確立光纖軸聯(lián)器夾具裝配方案。

夾具總裝配圖與繪圖的比例1：1，通常選取操作位置為主視圖，以使所繪的夾具總圖有良好的直觀性；用3D視圖表達(dá)幾個(gè)重要要素或雙點(diǎn)畫線繪出工件的外輪廓外形、定位基準(zhǔn)和加工表面，并用網(wǎng)紋表示出加工余量；根據(jù)工件定位基準(zhǔn)的類型和主次，合理布置

············定位點(diǎn)，以滿足定位設(shè)計(jì)的相容性；根據(jù)定位與夾緊的要求，按照夾緊5原則（即：工件不移動(dòng)原則、工件不變形原則、工件不振動(dòng)原則、安全可靠原則、經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則）選擇最佳夾緊狀態(tài)及經(jīng)濟(jì)合理的夾緊系統(tǒng)，作出夾緊工件的狀態(tài)。

3　光纖軸聯(lián)器生產(chǎn)加工工藝設(shè)計(jì)

（1）根據(jù)工件設(shè)計(jì)圖紙，了解機(jī)床的技術(shù)參數(shù)和加工要求，合理選擇刀具。

由圖紙可知，光纖軸聯(lián)器精度要求非常高，使用的加工材料硬度很高，用一般的刀具不能有效進(jìn)行加工作業(yè)，而只能選擇YG8開槽之后用，如果是鍛造的不銹鋼，把刀尖圓弧磨大點(diǎn)。鉆頭采用鈷高速鋼鉆頭，擴(kuò)孔采用鎢鋼鉆頭。

（2）光纖軸聯(lián)器加工工序。

工序1：準(zhǔn)備工作，車端面，設(shè)置刀補(bǔ)，鉆出中心孔，鉆孔Φ3mm；

工序2：數(shù)控編程，擴(kuò)孔至Φ4mm，L=3.5mm車削基準(zhǔn)面B圓柱為Φ5.6mm，L=1mm，原料外圓為Φ11mm，L=8.44mm標(biāo)準(zhǔn)大小，切斷。

工序3：用夾具體-1根據(jù)加工余量數(shù)控編程，車削工件定位基準(zhǔn)面D。

工序4：用夾具體-2，根據(jù)加工余量數(shù)控編程。

工序5：用夾具體-3根據(jù)加工余量數(shù)控編程。

工序6：用夾具體-4根據(jù)加工余量數(shù)控編程，切上面（傾斜面）。

工序7：鉆中心孔，鉆孔Φ5mm，擴(kuò)孔至Φ5.4mm，L=3.57mm。

工序8：用夾具體-5根據(jù)加工余量數(shù)控編程，切E圓柱孔，先鉆出中心孔，鉆孔Φ3mm，數(shù)控編程，擴(kuò)孔至Φ3.8mm L=2.2mm，Φ2mm L=1.2mm，車削外圓柱為Φ5.6mm，L=1.06mm。

本工序與工序6一樣，也是軸聯(lián)器加工的難點(diǎn)，左邊圓孔與右邊圓孔存在2.80角偏差，制造夾具時(shí)，只能調(diào)整聯(lián)接件與主軸的角度，使之向右偏轉(zhuǎn)2.80，工件的待切面也隨之轉(zhuǎn)過2.80，達(dá)到平行，便可加工生產(chǎn)，保證了精度和形位公差。

工序9：送至線切割，切出450寬=0.8mm刀口。

工序10：送至數(shù)控銑銑銷內(nèi)孔曲面，并去毛刺。

［1］張夢(mèng)欣.數(shù)控加工技術(shù).中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2005（7）.

［2］宋乃秋.新編車工實(shí)用手冊(cè).中國戲劇出版社，2007（1）.