振动台振子加工工艺改进

2015-11-02改造者金黎明刘泳生陈贵荣

中国科技信息 2015年10期

改造者：金黎明刘泳生陈贵荣

振动台振子加工工艺改进

改造者：金黎明刘泳生陈贵荣

在科技高速发展时代，机械加工设备也与时俱进，不断突破原有技术，向高速、高精、高效发展。本文针对振动台振子传统加工工艺进行改进，通过选用高精加工设备和制定新工艺进行加工，突破了传统的加工方法，提升了零件质量和生产效率，为企业同类或近似零件的加工工艺提供参照。

图1　

我国正处于经济发展的关键时期，也是产业转型升级的重要阶段，机械加工行业的发展是我国经济发展和产业转型升级的重要因素，但目前我国机械加工虽在快速发展壮大，机械加工装备、生产总量和技术人员数量位列世界前茅，但装备先进性和加工工艺创新性远远落后于发达国家，设备总体构成比十分落后。譬如笔者前阶段所承接的振动台振子零件的加工工艺，该零件形位公差要求较高，以前在其他机械加工厂采用传统的机加工设备和工艺进行生产加工，没有创新改革采用新设备新工艺，虽然能完成生产订单，但零件质量不稳定、生产工序多、效率低，利润不高，而笔者承接该订单后，根据车间设备情况，进行创新改革，采用新设备新工艺生产加工，大大节省了劳动力，即保证质量又提升生产效率，为单位增创收益。下面笔者对振子零件的加工工艺改进进行具体分析介绍。

零件结构特点及技术要求

1.零件图样（见图1）

2.零件结构特点

该零件安装于进口中高频振动台中心位置（如图2），是振动台的重要组成部分，振子（如图3）属于轴类零件，整体由外圆和内孔、键槽、螺纹孔组成，从外观形状可采用车削加工，局部键槽和螺纹孔可采用铣削加工，零件总体结构简单，但零件下端φ46.5外圆和φ44.5内孔，形成壁厚为1的薄壁，切削加工中切削力作用易引起变形，加工中产生热量，冷却不充分易引起变形，另外不能一次装夹完成零件加工，且键槽和螺纹孔较多，在传统加工中，需多工序多次装夹加工。

3.零件技术要求

该零件选用6061铝材，属易切削材料；绝大部分尺寸公差到0.03～0.1，其余未标注尺寸公差按GB/T 1804-200，精密f级标准执行；而该零件形位公差要求较高，均以φ50端面为基准面，U型槽端面与基准面的平行度为0.05，顶面1/4螺纹孔与基准面垂直度为0.01，φ50、φ46.5分别与基准面垂直度为0.03，内孔φ12端面与基准面平行度为0.05，其余未标注形位公差按GB/T 1804-1996，精密H级标准执行，所有以中轴为轴的圆同轴度为0，03mm； φ50外圆柱面表面粗糙度为Ra0.8，其余未注表面粗糙为Ra1.6，要求未标注倒角要倒钝，另外该零件有两个1/4美制标准细牙螺纹孔，加工这两个螺纹孔时，须注意底孔直径和选用1/4丝锥。

从该零件尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等技术要求分析，该零件属于精密零件。

图2　振子安装位置

图3　振子实物图

传统加工工艺分析

该零件以前在其他机加工厂的生产加工，采用工序集中法，进行制定加工工艺，并选用普通经济型数车控车床和三、四轴加工中心设备加工。该加工工艺流程为。

1.在数控车床上进行车削加工：夹持零件毛坯下端车削基准端面、φ50和φ62外圆面→钻端面孔底径φ5.45→选用1/4丝锥攻螺纹→调头夹持φ50外圆面控制总长→钻孔成φ20、深度46→车孔成直径44.5、深度46→钻内端面孔底径φ5.45→选用1/4丝锥攻螺纹→内端面槽成大端φ44.5、小端φ12→车削外圆φ52和φ46.5。

2.在三轴加工中心上选用三爪卡盘装夹进行铣削加工：夹持φ50外圆面铣削两个φ6.5孔→调头装夹，须制作内撑φ44.5内孔面且与两个φ6.5孔配合的轴类工装，既保护内孔，又可以定位→铣削三个U型槽→钻三个底径φ2.5孔→选用M3丝锥机攻3个M3螺纹孔。

3.在四轴加工中心上进行铣削加工：夹持φ50外圆面铣削4个宽2的键槽。

以上为传统加工工艺流程，通过该流程分析及试验加工，笔者总结出原有加工工艺存在以下问题。

1.装夹次数多，零件质量波动大。该流程总共需要5次装夹才能完成零件加工，其中车削加工时需要2次装夹，铣削工序需要3次装夹，零件测量次数也随着增多。所以每次装夹都形成夹具累积误差、拖表校正累积误差、测量误差，造成零件质量波动性较大。

2.拖表校正次数多，生产效率低。由于需要多次装夹加工，零件形位公差要求较高，所以每次装夹均需要拖表控制形位公差既形成累积误差，又浪费很多拖表校正时间，造成零件垂直度、平行度、同轴度不稳定，生产加工效率低。

3.工序多，占用设备、人员，增大生产成本。该流程总共需要5道工序，其中车削需要2道工序、铣削需要3道工序，占用了数车、三轴加工中心、四轴加工中心3种加工设备，也占用了3个岗位技术人员，造成生产成本增大。

4.铣削U型槽时，薄壁易变形。由于铣削U型槽时，采用卡盘夹紧外圆和内撑轴类工装定位并保护薄壁，但实际铣削过程中，刀具与零件形成径向撺动，使薄壁与内撑轴产生频繁摩擦，造成薄壁发生微小变形。

改进加工工艺

针对传统加工工艺存在的上述问题，对振子零件的加工工艺作如下改进。

1.选用先进设备

只选用FANUC Oi-TD数控系统的车铣复合车削中心（如图4）加工该零件，虽然选用该机床会造成设备折旧、用电、员工成本高，但综合比较原有工艺需要选用三种数控设备加工零件的设备折旧、用电、员工成本。笔者经过成本核算，汇总对比，选用车削中心比选用另外三种设备加工，成本比原有降低2/3。且选该设备可以一起完成车削、铣削工序，减少零件装夹次数、校正时间、人员、设备。

2.改进原有工艺流程

由于所选用的设备能实现车铣结合，所以在加工工艺流程上，需要进行调整、改进。

表1　新工艺与传统工艺成效对比表

图4　车铣复合车削中心

图5　第一道工序装夹加工

1.第一道车铣工序

夹持零件毛坯下端车削基准端面、φ50和φ62外圆面→调用铣削动力头钻端面孔底径φ5.45→选用1/4机用丝锥攻螺纹→选用立铣刀铣削三个U型槽→钻三个底径φ2.5孔→选用M3机用丝锥机攻3个M3螺纹孔。如图5所示。

2.第二道车铣工序

调头夹持φ50外圆面控制总长→钻孔成φ20、深度46→车孔成直径44.5、深度46→调用铣削动力头钻内端面孔底径φ5.45→选用1/4机用丝锥攻螺纹→车削内端面槽成大端φ44.5、小端φ12→车削外圆φ52和φ46.5→调用铣削动力头铣削两个φ6.5孔→调用铣削动力头转动90度，铣削4个宽2的键槽。如图6所示。