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      四軸零件定向加工與技術(shù)研究

      2019-10-09 14:47:15龐鈞文
      關(guān)鍵詞:零件加工技術(shù)定向

      龐鈞文

      摘? 要:在產(chǎn)品造型及其結(jié)構(gòu)向著功能復(fù)合化、人性化及多樣化方向發(fā)展時(shí),以往引用的加工技術(shù)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前工業(yè)加工需求。四軸零件加工作為機(jī)械化生產(chǎn)的重要內(nèi)容,若想實(shí)現(xiàn)新時(shí)代發(fā)展提出的要求,必須要加大對(duì)四軸零件定向加工技術(shù)的探究。該文在了解當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,明確傳統(tǒng)意義上加工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),分析四軸零件定向加工技術(shù)內(nèi)容,以此為日益革新的市場(chǎng)需求提供有效依據(jù)。

      關(guān)鍵詞:四軸;零件;定向;加工技術(shù);三軸加工

      中圖分類號(hào):TH16? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

      傳統(tǒng)意義上的加工技術(shù)屬于人類在長(zhǎng)期發(fā)展中積累的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),具有極強(qiáng)的隨意性,且會(huì)受操作者的工作經(jīng)驗(yàn)所影響,因此并不適宜在批量生產(chǎn)作業(yè)中應(yīng)用,更無法向著自動(dòng)化、規(guī)?;皺C(jī)械化的方向持續(xù)發(fā)展。而在數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用后,促使數(shù)控加工技術(shù)得到了全面推廣,其包括的工藝是以傳統(tǒng)加工技術(shù)為核心提出的,不僅繼承了以往的工藝優(yōu)勢(shì),且展現(xiàn)出了個(gè)性亮點(diǎn),象勞動(dòng)強(qiáng)度低、適應(yīng)性強(qiáng)且應(yīng)用精確性高等。但這種技術(shù)依舊不符合大批量生產(chǎn)。由此,四軸加工技術(shù)得以提出。從本質(zhì)上講,四軸加工是以三軸加工為核心提出的新型加工技術(shù),產(chǎn)品在加工時(shí),只需要進(jìn)行一次裝夾,就能在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中,達(dá)到零件多面定向加工與繞軸旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)加工,這樣不僅能減少工件裝夾的次數(shù),且有助于提升零件加工處理的精確性,以此提升零件加工的工作效率和質(zhì)量。下面對(duì)四軸零件定向加工與技術(shù)進(jìn)行深入探索。

      1 四軸零件的特征

      從當(dāng)前四軸零件的加工情況可知,其展現(xiàn)出的特征是附著在常規(guī)三軸加工特征上的,并沒有在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件上,應(yīng)用四軸刀路實(shí)施某種零件的全部編程操作,相反零件常規(guī)特征需要先引用三軸刀路進(jìn)行所有編程,并進(jìn)行粗精加工,而后結(jié)合四軸刀路進(jìn)行編程和粗精加工。同時(shí),在這一階段,重要的四軸特征也會(huì)優(yōu)先引用三軸刀路實(shí)施開粗。

      從總體角度分析,四軸零件的加工特征主要分為2種:一種為回轉(zhuǎn)定向加工,通常要先結(jié)合數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)定位,而后使用三軸刀路實(shí)施軸向結(jié)構(gòu)加工;另一種為聯(lián)動(dòng)加工,一般要使用旋轉(zhuǎn)軸和直線軸一起進(jìn)行運(yùn)動(dòng),實(shí)施包括一個(gè)直線軸與一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的兩軸聯(lián)動(dòng)加工、2個(gè)直線軸與一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的三軸聯(lián)動(dòng)加工;3個(gè)直線軸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的四軸聯(lián)動(dòng)加工。其中,三軸聯(lián)動(dòng)加工最大的特征就是圓柱體上具備法向曲面、紋理雕刻等,而四軸聯(lián)動(dòng)加工最大的特征是指非圓柱體及其包括的法向曲面、螺旋槽等。

      2 傳統(tǒng)零件加工工藝分析

      了解以往應(yīng)用的加工工藝情況可知,其是在整合數(shù)控銑床與數(shù)控車床等技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工操作。雖然這種技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中取得了非常優(yōu)異的成績(jī),但對(duì)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)持續(xù)革新的市場(chǎng)環(huán)境而言,并不能完全滿足零件加工需求。以浪輪主體零件為例,由于其圓錐面上孔特征,對(duì)加工精確度的要求非常高,且要保證同軸度和圓度的公差非常小,因此在加工時(shí)的操作難度非常大。同時(shí),在實(shí)踐生產(chǎn)中,引用傳統(tǒng)工藝技術(shù)進(jìn)行操作,需要制作多個(gè)夾具,且需要對(duì)底座油孔進(jìn)行操作。在這一背景下,受多項(xiàng)誤差的影響,在裝夾次數(shù)增加的同時(shí),將會(huì)出現(xiàn)零件外形尺寸超出產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差范圍的現(xiàn)象。由此,要想科學(xué)地解決這些現(xiàn)象,必須要加大對(duì)四軸加工工藝的探索,并注重整合以往數(shù)控車床和數(shù)控銑床工藝優(yōu)勢(shì),提出組合加工方法,讓四軸加工工藝取代以往復(fù)雜且誤差較大的工序,促使零件只需進(jìn)行一次裝夾就可以完成整體加工。

      3 四軸零件定向加工技術(shù)分析

      四軸加工作為整體零件加工施工的重要步驟,該文以浪輪主體零件為基礎(chǔ),分析其四軸加工夾具設(shè)計(jì)及應(yīng)用內(nèi)容,以此為零件小批量生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)保障。

      如果直接將零件裝夾在四軸分度頭上,那么每次加工之前,都要尋邊找正,但零件并沒有找正基準(zhǔn)的功能;在實(shí)踐加工時(shí),零件表層和四軸分度頭是直接連接的,在加工圓錐面上特征時(shí),如果不能一次裝夾成型,就要分析刀柄避空、刀具干涉等方面是否存在問題;浪輪的圓柱面對(duì)各特征形位公差精確性的要求非常高,在多次裝夾定位中,會(huì)增加數(shù)據(jù)誤差的數(shù)值。因此,在加工浪輪零件之前,必須要結(jié)合可能出現(xiàn)的問題,提出有效的定位夾具。其中主要有以下內(nèi)容:其一,大圓柱特征為過渡,主要用來解決加工過程中刀具與四周分度頭彼此制約的問題;其二,小圓柱屬于夾具與四軸分度頭裝配的特征;其三,大圓柱中均勻分布的三根圓柱就是定位銷,其中3個(gè)螺紋孔用來對(duì)零件進(jìn)行緊固,三通孔用來固定夾具。

      3.1 夾具原理

      具體包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容:其一,將浪輪主體的上頂面及其3個(gè)不同區(qū)域的精鏜孔看作定位基準(zhǔn),零件和夾具結(jié)合“三銷一面”的方式進(jìn)行操作,并結(jié)合螺栓鎖緊的方式實(shí)施裝夾;其二,夾具在背面圓柱的引導(dǎo)下,可以和四軸分度頭上的中心孔科學(xué)協(xié)作,引用T型塊和螺栓實(shí)施定位緊固。

      3.2 制作夾具

      在制作夾具的過程中,工作人員要確保整體定位夾具的同軸度與定位具備精確度,具體內(nèi)容分為:其一,三定位在圓的回轉(zhuǎn)軸與裝配圓柱回轉(zhuǎn)軸時(shí),展現(xiàn)出的同軸度差距不能高于0.02 mm;其二,四軸定位基準(zhǔn)面和夾具基準(zhǔn)面之間,垂直度不能高于0.02 mm;其三,三定位銷與浪輪主體上的孔裝配公差,不能高于0.02 mm;其四,在制作夾具的過程中,夾具大圓柱表層的特征不需要加工,且這一特征要在加工第一個(gè)零件的情況下,與零件一起成型。

      3.3 應(yīng)用夾具

      在安裝過程中,定位夾具可以在臺(tái)階圓柱和四軸分度頭裝配,螺栓與T型塊下實(shí)施定位,并將其鎖在四軸分度頭上。通過引用杠桿百分表,及時(shí)找正夾具上的定位基準(zhǔn)面,并科學(xué)地判斷四軸加工的零點(diǎn)。而在生產(chǎn)加工過程中,確保定位夾具四軸基準(zhǔn)面、浪輪底座某一平面等都處于相同一側(cè),以此將零件主體安裝到定位夾具上,并引用螺栓對(duì)其進(jìn)行緊固,以此完成零件半成品安裝操作。

      從本質(zhì)上講,結(jié)合“基準(zhǔn)重合”的原則應(yīng)用夾具,有助于減少定位誤差,便捷操作裝夾工作,以此在提升實(shí)踐工作效率的基礎(chǔ)上,提升緊固工作的有效性。同時(shí),在一次裝夾加工中,可以完成多工序加工,有助于控制因多次定位產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差。另外,應(yīng)用夾具有助于工件與四軸分度頭之間存在避空位,促使現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以在一次裝夾后做完一切特征加工,且能預(yù)防刀具干涉現(xiàn)象的發(fā)生。

      4 結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,在工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展中,隨著零件構(gòu)成越發(fā)煩瑣,促使生產(chǎn)工作對(duì)零件精確度的要求越來越高,此時(shí)若繼續(xù)沿用傳統(tǒng)意義上的數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)行操作,不僅難以滿足實(shí)踐工作需求,且會(huì)增加加工操作難度。四軸加工是在整合現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)數(shù)控車削與銑削復(fù)合操作,并將看起來復(fù)雜且困難的加工步驟和夾具制作等工作,變得更加簡(jiǎn)單且容易操作,最終只需要一次裝夾就可以完成多項(xiàng)步驟,這對(duì)民用產(chǎn)品與工業(yè)裝備零件制造業(yè)發(fā)展而言具有積極作用,有助于提高相關(guān)行業(yè)發(fā)展獲取的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

      參考文獻(xiàn)

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      [2]韋江波, 汪東明, 曾茂燕.數(shù)控加工中心四軸專用平口鉗的設(shè)計(jì)研究[J].模具工業(yè), 2018, v.44;No.447(5):76-78.

      [3]劉超.數(shù)控龍門銑四軸加工技術(shù)[J].金屬加工(冷加工),2018(2):35-40.

      [4]許軍鋒,李淵,李娜,等.四軸機(jī)床加工大型弧面方法研究[J]. 金屬加工(冷加工),2018,No.804(7):71-73.

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