学习在数控车上非常规工件的加工
学生加工零件通常采用传统的加工工艺方法, 当这些传统的加工工艺方法运用到较复杂工件的加工时特别是外形不规则的零件, 经常会出现加工辅助时间长、外形以及工件误差不符合图样要求的现象。异形壳体零件如图 1－ 1所示。如图 1－ 1所示是某机械上升降器壳体图, 现需要加工和蜗杆配合有关的孔径尺寸 m 39× 1 .5 、φ 39 、φ 35 、φ 35 .5 、φ 34 .5 、φ 22等尺寸。这个壳体零件很多学生原来是在镗床上或采用四爪单动卡盘在数控车床上加工, 因是单件找正加工, 辅助时间长, 通常 2个星期只能加工 1件左右, 并且由于加工工艺与方法采用不当, 加工出来的零件外形及尺寸误差较大。如果我对这个加工技术不解决好, 那么会直接影响到我校学生机加工实训水平的提高。
下面介绍我是如何采取措施, 设计夹具在数控车床上车削加工不规则零件。
1难度分析
从图 1 －1可见升降器壳体零件加工面较多, 呈不规则分布, 十分复杂, 且有一定的精度要求, 例如大端面对孔轴线 a— b的端面跳动量要求不大于 0 . 02 mm 的公差值。
刀柄刚性差, 与蜗杆配合的轴孔长达109 mm, 加工过程会有可能引起振动出现较大的尺寸偏差。
排屑和和冷却困难引起加工误差, 情况严重有可能引起零件精度不符合图样设计要求。
观察、测量困难, 因为有很多加工面是内孔, 量具进出位置不准确, 也有可能引起读数误差, 导致零件加工精度不符合要求。
2解决问题方法
首先采用法兰盘装夹工件进行外圆及端面加工, 特别要注意保证工件基准面的加工精度。
另外, 根据该零件图的特点设计夹具配合加工工件上与蜗杆配合的轴孔,如图 1 －2所示。
夹具关键技术说明:
(1) 锁紧装置的设计: 这个夹具实际上就是一个特殊角铁, 它与一般的角铁有所不同, 主要区别在于我们为该特殊角铁专门设计了用于定位和紧固该零件的两个内螺纹通孔( 如图 1 －2所示) 。长为109 mm 的蜗杆孔轴线与角铁的基准面( 如图 1 －2箭头所示) 平行, 零件可通过特制的螺栓螺母固定装夹在角铁上, 并且角铁直接安装到数控车床主轴上( 卸下卡盘), 因角铁和主轴一起旋转, 工件在夹具上又压紧可靠, 整体刚性好, 所以可选择较高的切削速度。
(2) 加工精度的保证: *心轴与主轴的距离(45± 0 . 1) mm 尺寸的保证重要, 因为该尺寸涉及到将来蜗杆与蜗轮配合精度的问题, 如图 1 －3箭头所示。
为保证该尺寸, 我们可在角铁放置工件的基准平面处( 如图 1 －2箭头所示) 锁紧一高为 3 mm, 直径为φ 83 mm 的圆环铁片,如图 1 －3所示。该圆环铁片与压紧螺栓螺母、定位螺栓螺母( 如图1 －2 的3 、 4 、5 、6 、7 、8所示) 一起紧固工件, 提高工件的定位精度, 并且防止工件在加工过程中偏移, 以保证加工精度。
刀具材料要用硬质合金, 采用专门订做的复合扩孔钻对工件进行扩孔。扩孔钻的齿数较多( 一般有 3 ～4齿), 导向性好, 切削平稳 切削刃不必自外缘一直到中心, 没有横刃, 避免了横刃对切削的不利影响。由于扩孔钻钻心粗, 刚性好, 可选较大的切削用量。
冷却液和排屑问题, 选用纯碱, 皂粉3 ∶1(4斤) 加水 80斤混合稀释而成, 该切削液主要特点是令切屑顺利排出, 散热效果好, 使加工表面光洁。
测量时要用深度千分尺读准深度尺寸, 用内百分表测孔的实际尺寸。
３实际操作
数控车床系统是广州数控车床 980 td系统。
升降器壳体主要加工过程如下:
首先根据设计图纸, 铸造加工具有一定精度的升降器壳体半成品零件。
该零件在上夹具之前应在花盘上精车好φ83 +0 .07 、φ30 +0 . 038 、φ45 外圆及所有端面成形。并保证各面上孔的同轴度及端面的垂直度。
装上夹具后, 先用复合刀具对φ 22等毛坯孔进行扩孔。
其中扩孔粗加工操作可通过手动控制数控车床完成, 并且保留有一定的精加工余量。
扩孔完后加工 m 39× 1 .5内螺纹。
后精车φ22 +0 . 045 、φ34 .5 、 φ35 + 0 . 018-0 . 008各内圆及φ 39退刀槽、m 39× 1 .5内螺纹和各端面成形。
４结语
由加工不规则升降器壳体零件的过程说明, 如果工厂中的设备不齐全, 通过设计相应的夹具, 并且合理选用刀具和加工工艺, 可以用数控车床代替铣床、刨床、镗床、拉床等设备加工一定复杂程度的不规则零件, 而且大大缩短辅助加工时间, 给工厂创造可观的经济效益。
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排屑和和冷却困难引起加工误差, 情况严重有可能引起零件精度不符合图样设计要求。
观察、测量困难, 因为有很多加工面是内孔, 量具进出位置不准确, 也有可能引起读数误差, 导致零件加工精度不符合要求。
2解决问题方法
首先采用法兰盘装夹工件进行外圆及端面加工, 特别要注意保证工件基准面的加工精度。
另外, 根据该零件图的特点设计夹具配合加工工件上与蜗杆配合的轴孔,如图 1 －2所示。
夹具关键技术说明:
(1) 锁紧装置的设计: 这个夹具实际上就是一个特殊角铁, 它与一般的角铁有所不同, 主要区别在于我们为该特殊角铁专门设计了用于定位和紧固该零件的两个内螺纹通孔( 如图 1 －2所示) 。长为109 mm 的蜗杆孔轴线与角铁的基准面( 如图 1 －2箭头所示) 平行, 零件可通过特制的螺栓螺母固定装夹在角铁上, 并且角铁直接安装到数控车床主轴上( 卸下卡盘), 因角铁和主轴一起旋转, 工件在夹具上又压紧可靠, 整体刚性好, 所以可选择较高的切削速度。
(2) 加工精度的保证: *心轴与主轴的距离(45± 0 . 1) mm 尺寸的保证重要, 因为该尺寸涉及到将来蜗杆与蜗轮配合精度的问题, 如图 1 －3箭头所示。
为保证该尺寸, 我们可在角铁放置工件的基准平面处( 如图 1 －2箭头所示) 锁紧一高为 3 mm, 直径为φ 83 mm 的圆环铁片,如图 1 －3所示。该圆环铁片与压紧螺栓螺母、定位螺栓螺母( 如图1 －2 的3 、 4 、5 、6 、7 、8所示) 一起紧固工件, 提高工件的定位精度, 并且防止工件在加工过程中偏移, 以保证加工精度。
刀具材料要用硬质合金, 采用专门订做的复合扩孔钻对工件进行扩孔。扩孔钻的齿数较多( 一般有 3 ～4齿), 导向性好, 切削平稳 切削刃不必自外缘一直到中心, 没有横刃, 避免了横刃对切削的不利影响。由于扩孔钻钻心粗, 刚性好, 可选较大的切削用量。
冷却液和排屑问题, 选用纯碱, 皂粉3 ∶1(4斤) 加水 80斤混合稀释而成, 该切削液主要特点是令切屑顺利排出, 散热效果好, 使加工表面光洁。
测量时要用深度千分尺读准深度尺寸, 用内百分表测孔的实际尺寸。
３实际操作
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首先根据设计图纸, 铸造加工具有一定精度的升降器壳体半成品零件。
该零件在上夹具之前应在花盘上精车好φ83 +0 .07 、φ30 +0 . 038 、φ45 外圆及所有端面成形。并保证各面上孔的同轴度及端面的垂直度。
装上夹具后, 先用复合刀具对φ 22等毛坯孔进行扩孔。
其中扩孔粗加工操作可通过手动控制数控车床完成, 并且保留有一定的精加工余量。
扩孔完后加工 m 39× 1 .5内螺纹。
后精车φ22 +0 . 045 、φ34 .5 、 φ35 + 0 . 018-0 . 008各内圆及φ 39退刀槽、m 39× 1 .5内螺纹和各端面成形。
４结语
由加工不规则升降器壳体零件的过程说明, 如果工厂中的设备不齐全, 通过设计相应的夹具, 并且合理选用刀具和加工工艺, 可以用数控车床代替铣床、刨床、镗床、拉床等设备加工一定复杂程度的不规则零件, 而且大大缩短辅助加工时间, 给工厂创造可观的经济效益。
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