起重支架的数控铣工艺处理及工装设计

耿慧莲，韩江

(1.安徽机电职业技术学院，安徽芜湖 241000;2.合肥工业大学机械汽车学院，安徽合肥 230009)

滑动轴承内圈材料为锡青铜，属于脆性材料，选用的刀具为YG类材料，切屑为针状，内壁表面粗糙度及圆度不易控制，又由于孔深，上下的圆柱度也不易保证，给机械加工带来了困难。文中利用数控铣削起重支架的滑动轴承内圈时，由于轴瓦焊接在轴承座内，产生了焊接变形，余量较小，内孔圆度不易保证，刀具磨损严重，加工效率低下。

1 滑动轴承连接座图纸分析

该零件为单件小批量生产，前道工序为将粗加工完成的轴瓦焊接在轴承座内，单边壁厚为2 mm，φ98 mm加工到φ92 mm，要求保证尺寸精度，轴瓦的顶端和底端的同轴度为0.02 mm，表面粗糙度值为1.6 μm。最大处直径为280 mm，在不增加其他设备的条件下，实验选用XH714型数控铣床加工。其他为自由公差，毛坯为焊接，余量不均匀，局部产生变形，如图1所示。

工艺要求如下:

(1)用φ14 mm小铣刀粗铣、半精铣、精铣φ98 mm的上孔，直至上孔直径为φ92 mm，其上偏差为+0.035 mm，下偏差为0。

(2)用大铣刀φ38.3 mm粗铣下孔φ98 mm的下孔，直至下孔直径为φ94 mm。

(3)用长铣刀φ38.3 mm半精铣、精铣φ94 mm的下孔，直至下孔直径为 φ92 mm，其上偏差为+0.035 mm，下偏差为0。

(4)在保证滑动轴承内圈尺寸精度的同时，也要保证上空与下孔的同轴度，其同轴度值为+0.02 mm。

(5)除了保证尺寸精度与同轴度，也要达到要求的表面粗糙度要求，滑动轴承内圈的表面粗糙度值为 1.6 μm。

图1 零件及效果图

2 实验切削环境构建

由于是单件生产，没有设计专用的夹具。零件用卡盘和支承钉支承装夹，比较方便实用，装置如图2所示。

图2 夹具效果图及现场

零件要求同轴度误差为0.02 mm，对该装置进行定位误差分析，定位误差主要包括两个方面:(1)基准不重合误差，(2)基准位移误差。该装置三爪中心与工件中心一致，所以无基准重合误差;工件的平面度使用的是支承钉，用百分表来测量孔与卡盘的垂直度，使孔定位与工件及三爪自定心卡盘中心定位是一致的，基准位移误差为三爪卡盘的跳动量。为了能够获得较好的精度采用了一套新的卡爪，用百分表测量三爪与尾座的跳动值能够控制在0.05 mm之内，总的误差能够控制在0.05的三分之一，满足加工要求。

3 加工过程分析

3.1 刀具选用

由于加工件为锡青铜材料，选用整体硬质合金材料刀具成本太高，初步选用高速钢四刃螺旋刀具，保证加工的连续性，切屑为卷曲的螺旋针状，加工的工件表面粗糙度值很小，如图4所示。但是在切削实验中，刀具悬伸长，刚性不足，在铣削下半部分时，将上半部分破坏，导致尺寸、形状、位置3项精度都超差。如果将工件翻转，则会二次装夹，很难保证0.02 mm的同轴度。采用普通YG6的硬质合金刀具，通过手工刃磨台阶型断屑槽，如图3所示。刀具的主后角和副后角要大，实验比对获得:主后角在10°左右，减少已加工面的磨损，加工效果明显改善。

图3 刀具选用及切屑

3.2 数控程序设计

数控加工程序设计主要涉及到软件应用、机床选择、工艺工装、刀具材料及形状选择等方面，其中程序设计的优劣制约加工效率。加工的余量较小，采用调整法，运用手工编程。为了方便实现上下的尺寸及同轴度控制，采用数控参数化方式进行编程，通过改变一个参数来改变后面的数据，同时采用螺旋式下刀方式保证加工的连续性，进而控制表面精度。程序如下:

加工效果、尺寸、同轴度控制如图4所示。

图4 加工效果图

4 结束语

对于焊接变形后的加工工艺处理，尤其是壁薄精度高的零件，一般是调整刀具角度和工艺参数以及工装形式，完成预期目的。随着现代制造手段的改进，特别是数控机床的使用，改变走刀路线、调整加工余量的均匀性也是改变切削性能的一个重要手段，作者在3个方面进行实验，获得了较好的加工效果，当然还会有其他的方法存在，将继续完善。

【1】王先逵.机械加工工艺手册［M］.北京:机械工业出版社，2007.

【2】李洪.机械加工工艺手册［M］.北京:北京出版社，1990.

【3】哈尔滨工业大学，上海工业大学.机械制造工艺学:第一、二、三、四分册［M］.上海:上海科学技术出版社，1980.

【4】李庆寿.机床夹具设计［M］.北京:机械工业出版社，1984.

【5】于骏一.变速切削的研究［J］.机械工程学报，1988，24(4):59－62.