數控機床中球面墊的加工技術分析

劉春雨，張瀅瀅

沈陽機床股份有限公司中捷立式加工中心事業部，遼寧 沈陽 110141

在數控加工過程中球面墊的結構相對比較典型，尺寸也不是很大，不過他的適用范圍比較大，在加工中占有相當大的比重。數控機床加工中因有著較高的精度、高效的生產率以及較穩定可靠的加工特點，所以一般都會通過具體的宏程序編制，進行實現球面墊的一些成組加工。成組技術其實就是將尺寸、形狀和工藝特性比較相似的一些零件進過一定的組合，捆綁在一起進行相應加工的過程。在數控機床的加工過程當中，結合球面墊在結構上的相似性，可以經過具體的結構特點，選擇不同的宏程序，從而進一步地實現了成組加工，這樣不但能夠簡化程序的編制，讓數控的程序具有一定的通用性，而且還能能進一步增強程序的可讀性，從而減少了整個程序的輸入量，大大改觀了現場的修改，在實際工作中具有較強的經濟效果。

1 球面墊的加工特點

球面墊屬于相對比較偏向于中小型的零部件，體積相對較小、重量也比較輕，但球面墊的工序比較繁多，通常都要經過劃線、立車、鉆、鏜、鉗等一些列工序的加工之后才能完成，這樣就延長了整個加工的周期，所以就造成了生產現場難以管理的場面。加上這些零部件都是在不同機床上加工的，因此就會直接導致一些零部件的累計誤差逐漸增加，在精度的要求很難把握，在很多生產企業都是占用著一些大型的設備，像數控40m等一些大型設備的立式車床。因為材質相對要比較特殊，球面墊一般都是42CrMo的淬火之后的材料，材料相比比較硬，可切削的性能比較差，切削的抗力也比較大，在整個加工的過程中總會出現刀具磨損的現象，同時頂面的圓弧高達R1520，加上其表面的粗糙度通常都是要控制在RaO.8，所以一般的機床和刀具都是很難對其加工的。

2 加工中心的參數分析

XH718立式的加工中心，通常選用的系統是FANUC0i-MA，其備有機械手換刀和刀庫裝置，刀庫一般都是圓盤式的刀庫，刀具的容量最常見的是24把。XH718立式加工中心技術參數主要為：主軸的轉速范圍一般都在36r/min～3600r/min之間；主軸的電機功率是15/18.5（連續/30min）kW；工作臺的工作尺寸（長×寬）為2000mm×800mm；工作臺的縱向行程為1600mm；工作臺的橫向行程為800mm；進給的速度5mm/min～4000mm/min左右；快速移動的速度（X、Y/Z）10000mm/min上下；主軸的錐孔為50#7：24；主軸箱的垂向行程為850mm；工作臺面到主軸端面的距離150mm～1000mm左右。

3 球面墊的加工工藝分析

3.1 加工工藝的制定

球面墊的原有加工工藝主要內容為。劃：通常都是以側視160的右面作為標準，劃+0.5/+0.3（240）的左面線；劃寬度的中心線，劃R1520圓弧線；立車（SKD40CNC）。兩件要求要對稱立放，壓緊、找正；精車、半精的RI520圓弧，粗糙度要到Ra3.2之間；車體兩端的150斜面。劃：要以R1520中心作為標準，劃每一個螺孔、光孔線和四處450×50的倒角線。鏜（T68）：四次壓緊、找正；銑四處450×50倒角。鉆（Z35）：1）攻、鉆4處M24螺孔；倒棱、去毛刺，打磨的側視圖的兩R5圓角要圓滑，拋光、打磨R1520圓弧面為RaO.8；拋光l50倒角面是Ra1.6。2）鉗、鉆六處Ф50/Ф33臺階孔。

3.2 刀具的選擇

刀具選擇的合理與否是確保整個球面墊加工質量和提高精準度的關鍵所在，同時它也是進一步降低整個加工過程中的生產成本的唯一通道。如上文所述，球面墊的材料主要是難以加工的42CrMo，加上R1520的圓弧面還要經過淬過火，硬度通常都要達HRC65，強度為2600，其塑性相比較差，導熱的系數只有普通鋼材的1/7，依據對工件材料的切削加工性分類，球面墊的加工完全屬于較為難加工的材料9a級。42CrMo在切削的過程中，要求的溫度比較高、單位所受的切削力也比較大，所以就會引發很大的脆性，容易產生打刀或崩刃，普通刀具都是難以滿足其需求的，加上其所加工的面都是圓弧面，它的表面粗糙度通常都是RaO.8，因此只能選用球頭刀進行具體的加工，所以就會進一步地擴大整個加工的難度，在具體的實際生產中，一定要選擇在高速進給的時候抗沖擊載荷性能較好以及能夠承受大切削力的立方氮化硼刀片。

3.3 裝夾方案的確定

根據球面墊的加工內容及零件特點，在保證加工精度的情況下，盡可能避免在加工過程中出現較多的空行程，最后采取利用4個壓板在工件兩側進行壓緊的裝卡方案，從而不僅充分地限制零件的自由度，而且還確保了在加工過程中刀具與壓板不會產生干涉，能夠以最短的走刀路徑進行加工。如圖1中，■表示壓板所壓位置。起刀、出刀距離均為100mm，軌跡線均為刀具中心軌跡，虛線為快速G00，點劃線為C01。

圖1 球面墊裝夾方案圖

4 結論

球面墊在XH718立式加工中心上的連續加工完成，在加工方面，極大地提高了零件的加工質量及生產效率，有效地縮短了產品的生產周期，而且還大大減輕了勞動強度；在生產運行及制造成本方面，避免了因多道工序需在不同設備上進行加工所必需來回轉件的現場管理程序，為生產管理減輕了負擔。同時，還解決了以往在加工該類零件時長期占用大型設備等問題，從而有效地節約了生產制造成本。特別是在制造技術方面，球面墊在XH718立式加工中心上的連續加工完成，說明了數控加工已經在中小型件得到了廣泛的應用，并具有極大的加工優勢，加工中心已成為現代機床發展的主流方向。

[1]孟少農.機械加工工藝手冊(第一卷)[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]周澤華.金屬切削原理[M].上海：上海科學技術出版社，2007.