经济型GSK980TD数控车床批量加工V型滑轮的方案设计
2019-07-11梁树戈
梁树戈
本文就经济型数控车床在批量加工V型滑轮时存在的装夹、车削方法、车刀选择及编程方法的技术问题，就自己在实际加工中刀具和夹具的改进、加工方法及程序处理等方面问题的解决方法进行阐述。
一、加工对象
利用数控车床（GSK980TD）加工V型滑轮，因批量加工对加工效率有较高的要求，需要制定合理的加工工艺;因为要调头加工，为了装夹更加简便，需要设计专用的夹具来进行装夹定位。如图1所示，是一件V型滑轮，材料为45#钢，需加工的V型槽、钻镗内孔和端面圆槽，要求锐边倒角和去毛刺。
工件的毛坯是在普车上已粗车好的棒料，长度为500mm，而直径已经车到61mm的外圆尺寸，留1mm余量。
二、难度分析及工艺流程分析
从零件图样要求来看，主要是零件的长度短，调头时装夹接触面积小，不容易夹紧，为了降低劳动强度，原来的手动钻孔改为自动钻孔。既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹时方便、可靠、并且不能损伤V型面，还要保证缩短加工时间，减少刀具的磨损，从而降低成本，因此关键是解决零件的定位装夹和刀具的选用问题。根据零件图样，经过工艺分析后，制定出以下加工工艺流程：
1.锯床下料，500mm每根。
2.普通车床粗车外圆、去硬皮，外圆留有足够的精车余量。
3.用两台数控车床分开工序加工：（一）号车床用来加工左端，车外圆到60，粗、精车V型槽和端面槽到尺寸要求、再切断工件调头。
技术要求：①外圆Ra为1.6，其他Ra3.2;②长度公差为±0.10，外圆直径公差为0至-0.08、孔公差为+0.05至0;③V型槽底倒圆角R1、其他未注倒角0.5X450;④工件不得有缺陷;⑤表面无刮伤和毛刺。
4.（二）号数控车床用专用的套筒来调头装夹V型滑轮来加工右端，可以定位和保证装夹的精度，利用程序和安装在刀架上专用的钻头夹，自动钻中心孔和钻11.8mm的内孔，用镗刀车右端的端面槽和镗孔至尺寸要求并倒角去锐边毛刺。
5.檢查测量无误后，拆卸工件，进行批量加工。在端面槽加工时，如果用端面槽刀来加工的话，会容易造成干涉;如果要调头，一般用普通的套筒或者铜皮包夹时很难保证其定位和效率;改手动为自动钻孔要求钻头必须安装在刀架上，就要求设计专用的钻头夹，如何正确合理的选用刀具、夹具和加工程序也有一定的难度，如选用不合理将直接影响到加工的效率和质量，因此在加工工序中要考虑如何装夹刀具、工件和合理编程的问题。
三、刀具的设计
（一）刀架示意图（图2）
（一）车床刀架示意图（二）号车床刀架示意图
①号刀为900 外圆车刀
①号刀为中心钻
②号刀为V槽切槽刀（刀宽4mm）
②号刀11.8钻头
③号刀为450端面车刀
③号刀为11镗刀
（二）钻头夹的设计
由于批量加工数量多，如果采用常规手动钻孔，效率肯定不高。为解决此问题，笔者设计出了一套适合在刀架上装夹加工的专用钻头，如图3所示。
图3是刀架上安装的钻头夹，在右端的是用铣刀将直径为50普通的45#钢圆棒料铣成两个平面的直刀柄，然后套上普通的钻头夹，并按照刀架和卡盘的实际中心来铣两面，刚好装夹时达到卡盘中心的高度，非常方便实用，并且有一定的通用性，可以装夹其他规格的钻头。
四、套筒的设计
1.套筒的设计（图4）主要是从方便装夹和定位为首要出发点，并用线切割将套筒割开一条2mm的缝，使套筒具有装夹的弹性。
2.工作原理：预留40的孔方便加工12的通孔;用60厚度为2mm的薄壁对工件起到包夹和保护的作用;前面直径80厚度4mm的挡块顶住卡盘可以起到定位的作用;后面40-64的2mm薄壁顶住工件又可以起到限位的作用、可以使工件调头时快速包夹定位、不用再次对刀就可以直接加工，从而节省了时间，套筒效果图见图5。
技术要求：未注倒角0.5X45°
五、实际操作
（一）切削用量的选择
由于材料有硬皮，先用锯床去备长料，普车去硬皮，留1mm余量用数控车床精车。在首件试切时，对工艺和切削用量进行调试，总结出了以下合理的切削用量，从而保证了加工效果和进度。
1.外圆半精车时，主轴转速为800 r/min，吃刀深度为0.6mm，进给速度F0.15～0.20mm/ r，采用一次走刀加工完成、留精车余量0.4mm。
2.外圆精车时，主轴转速为1000r/min，进给速度F0.15 mm/r，采用一次走刀加工完成。
3.端面槽粗、精车采都采用一次走刀，每次切深都是1mm、主轴转速为800r/min、进给速度F0.15 mm/r。
4.粗车V型槽时，主轴转速为500 r/min，进给速度F010mm/r、留精车余量03mm。
5.精车V型槽时，主轴转速为800 r/min，进给速度F010mm/r、采用一次走刀加工完成。
6.切断工件时，主轴转速为500 r/min，进给速度F010mm/r。
7.中心钻定中心时，主轴转速为1200 r/min，进给指令G01 X0 Z-2 F50。
8.钻118通孔时，主轴转速为600 r/min，进给速度F015mm/r。
9.内孔精车时，主轴转速为1000r/min，进给速度F012mm/r ，采用一次走刀加工完成。
（二）零件加工重点、难点分析
1.加工V型槽要点。粗加工用循环指令G72，用切槽刀来粗车，取W2、R0，留余量U0.2;精车用G70，因为V型槽精度要求相对较高，测量又不方便，可按图纸要求，用线切割加工出相应的样板（图6所示）来测量，这在批量加工中很方便测量。
2.加工端面槽，左端因为有个2X450倒角退刀，可选择450端面车刀来加工编程如图7所示。
3.加工右端面槽和镗孔12，选择用镗刀来加工，编程如图8所示。
4.加工时的注意事项。
（1）装钻头和镗刀时务必使刀尖中心要对准卡盘轴线中心，装高或者装低了会使钻孔偏心，可用校准件打百分表对刀，在首件试切时要调整好刀具的状态，确保能稳定加工。
（2）工件在用套筒装夹时，为保证工件的同轴度和垂直度（与端面），在装夹时务必装正夹紧，如发现转动时偏心应严格的打表校正好其同轴度和垂直度。
（3）加工過程中随时抽样检查，特别是用样板来检查V型槽，发现刀具磨损应及时修改刀补参数，保证零件精度。
（4）工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀。
（5）在车削时要充分地加注乳化液冷却，能减少工件和车刀的受热，使加工表面更好地达到要求，并延长刀具的使用寿命，节约生产成本。
（6）遵守安全文明生产。
通过实际加工生产，证明加工生产工艺流程、刀具和夹具的设计、程序编制及切削用量选用合理、可行，缩短了加工时间，提高效率，降低了劳动强度，为批量生产节约了成本。
责任编辑何丽华
