数控车床典型零件加工工艺分析与研究

2015-11-12赵金凤

机械工程师 2015年5期

关键词：粗车精车车刀

赵金凤

（德州职业技术学院，山东德州 253000）

0引言

数控车床加工中，数控加工工艺的制订是最关键的一步。工艺是否合理直接影响到产品的质量与加工效率。本文以2014年山东省数控车技能大赛实操试题为例，对零件的尺寸精度、形位精度进行分析，并制订加工工艺，合理的加工工艺是取得胜利的关键因素。

图1零件加工内容包括外圆、阶台、内孔、外圆弧面、椭圆面、内外圆锥面、槽、内外螺纹等，大部分尺寸都有公差要求，而且精度很高，从0.012～0.03mm不等，形位公差平行度与同轴度要求也很高，关键尺寸的表面粗糙度为Ra0.8。

1 加工路线的分析

图1

为了保证平行度和同轴度的精度要求，先粗加工左端为φ70×30 mm，然后夹持该外圆，粗车右端各部尺寸；调头粗精加工左端各部尺寸，最后，以内锥定位，两顶尖精加工右端各部尺寸。本零件两端都要加工，坐标原点分别设在两端面与工件轴线的交点处，工艺路线安排如下：

1）三爪卡盘夹持工件右端，伸出长度60 mm左右，粗车左端。a.粗车零件外圆为φ70×30 mm；b.粗车零件端面，留精加工余量0.3 mm；c.钻φ20 mm的底孔，深46 mm。

2）调头，夹持 φ70×30 mm 外圆。 a.粗车端面，保证总长，注意左端有余量 0.3 mm；b.粗车外圆 φ80×10.5 mm、φ67×40.5 mm、φ41×5.5mm、φ31×24.8 mm。c.钻 φ20 mm 的底孔，深25 mm；d.粗精车内孔至尺寸，内孔倒角60°。

3）调头，夹持 Φ67×40.5 外圆。a.精车端面，保证总长；b.精车内槽、内螺纹M30×1.5至尺寸；c.精车内孔、莫氏5号内锥至尺寸；d.精车外圆 φ78、R13圆弧至尺寸；e.钻φ20 mm的底孔，深25 mm。

4）车削莫氏5号锥堵作为前顶尖，两顶尖夹持车削右端各部。a.用G73、宏程序车削外圆、圆弧、椭圆、锥面；b.车削两槽至尺寸；c.粗精车螺纹M30×1.5至尺寸。

也可用软件自动编程加工右端各部尺寸，这有利于各加工表面的衔接。右端内孔也可安排在最后加工，这有利于提高工件的刚性。

在比赛现场也有选手没有选择上面的加工路线，而是先粗加工右端各部尺寸，再夹持右端粗精加工左端各部尺寸，最后夹持左端精加工右端各部尺寸。没有采用莫氏锥堵，两顶尖加工右端各尺寸。这种加工工艺采用找正的方法保证平行度和同轴度是很难保证的。通过检测零件也证实了该工艺的不合理性，不但平行度和同轴度超差，而且φ78外圆的长度也超差。

2 刀具的选择

1）车刀的安装顺序。合理的加工工艺有利于选择刀具，该零件需要的刀具有粗精车的外圆车刀2把，内孔、内槽、内螺纹车刀各一把，外圆槽、外螺纹车刀各一把，麻花钻1把。数控车床用的是4工位四方电动刀架，一次只能安装4把刀具，所以的必须安排好刀具的先后顺序，避免多次安装，从而增加辅助时间。可以根据加工路线，先安装外圆粗车刀，粗车后卸下，再安装精车刀和孔加工刀具，最后卸下孔加工刀具，然后安装车槽刀和外螺纹车刀。

2）车刀的材料。车刀材料的合理选择，直接影响零件的表面质量和尺寸精度。零件的材料为45圆钢，最好选择可转位车刀，可合理进行刀补，保证圆弧、锥面、椭圆面的尺寸与形状精度。刀片以涂层刀片为最佳，因涂层刀片的耐磨性好，这有利于保证尺寸精度和表面粗糙度要求。好的刀具选择、合理的切削用量是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的重要措施。

3 工装的设计

要想保证φ40外圆轴线对基准（莫氏5号内锥轴线）的同轴度、R4.5圆弧右端面对基准（零件的左端面）的平行度要求，靠三爪卡盘夹持是实现不了的，被测要素与基准面不能在一次装夹中完成，如果卡盘有跳动误差，用百分表找正无法保证。只能设计一个装夹零件的莫氏锥顶尖，与工件的内锥配合，实现以基准定位，加工被测要素，以保证平行度和同轴度的精度要求。这里要注意，在使用莫氏锥顶尖的时候必须在本机床上临时加工，不可卸下。下次使用，莫氏锥面必须重新加工。莫氏锥顶尖由φ32×20圆柱与20 mm长的莫氏5号圆锥组成。