控制環小耳朵工裝設計及加工工藝

摘要：利用數控銑床XK718對不規則形狀工件進行臺階孔、凹

槽的精加工，通過采用有效可行的工藝方法與措施，保證尺寸精度及表面粗糙度的要求，達到了良好的效果。

關鍵詞：臺階孔 凹槽 數控加工

0 引言

隨著科學的迅速發展，機械產品性能、結構、形狀和材料的不斷改進、精密不斷提高，生產類型由大批量生產向多品種小批量生產轉化。因此，對零件加工質量和精度的要求越來越高。由于產品變化頻繁，目前在一般機械加工中，單件、小批量的產品約占七成以上。為有效地保證產品質量，提高勞動生產率和降低成本，對機床提出了高精度，具有較好的通用性和較大的靈活性，以適應生產對象頻繁變化的需要與高自動化的要求。數控銑床是銑削加工功能較全的數控機床。它可以把銑削、螺紋加工、鉆削等功能集中在一臺設備上，使其具有多種工藝手段。采用數控銑床進行加工可以大大提高產品質量，保證加工零件的精度，減輕勞動強度，為新產品的研制和改型換代節省大量的時間和費用，提高企業產品的競爭力。現代數控機床是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測以及精密機械等高新技術的產物，是典型的機電一體化產品，是完全新型的自動化機床。

1 工裝設計及分析

圖紙顯示小耳朵加工面與底平面成60°，銷孔中心尺寸與Φ90孔中心尺寸為110.92mm、173.75mm、167.21

mm，XK718數控銑床無萬向銑頭，加工時要把加工面放平。工裝設計如圖所視：

工裝設計遵循以下基本原則：①滿足使用過程中工件定位的穩定性和可靠性。②有足夠的承載或夾持力度以保證工件在工裝夾具上進行的加工過程。③滿足裝夾過程中的簡單與快速操作。④易損零件必須是可以快速更換的結構，條件充分時最好不需要使用其它工具進行。⑤滿足夾具在調整或更換過程中重復定位的可靠性。⑥盡可能地避免結構復雜、成本昂貴。⑦形成公司內部產品地系列化和標準化。

工裝以銷孔為定位基準控制小耳朵X、Y方向的自由度，工裝（3）、工裝（1）60°斜度由線切割割出，外形由普通龍門銑床X2012/D加工，工裝（2）上下平面、兩側邊光出，加工時需保證面與面間的垂直度、平行度。工裝（3）上兩定位銷孔及4只通孔由數控機床加工，嚴格控制銷孔尺寸、公差及孔間距。支撐（1）、支撐（2）起固定和支撐作用，防止工件加工中震動影響加工質量。工裝（3）上的四只通孔穿進螺桿把緊使工件與6°斜面完全貼平，Φ30銷子和M24螺栓很好的固定了工裝（1）、（2），在起吊和加工起到很好的固定作用。其它螺栓、螺母、工裝（2）沉孔要求不高由相應的鉆床或車床加工即可。

2 工裝校正及對刀

控制環小耳朵左視圖及剖試圖如圖所示：

由于工裝零件尺寸在加工中存在誤差，組裝好后無法完全與圖紙設計要求吻合，工件加工前需要對工裝進一步地校對和更正，百分表吸在機床主軸上對工裝60°斜面和直線部校正，工裝校正無誤后進行工件零點的設置。由110.92mm、173.75mm兩個尺寸決定工裝零點設置在第一個銷孔下表面的中心。兩個定位銷安裝好后先用百分表拉一下直線度，確定兩銷孔在同一直線后，用對刀儀探測第一個定位銷Y向坐標，根據定位銷實際尺寸確定工裝的Y值零點。然后用對刀儀碰一下工裝（3）上的對刀點，記錄機床坐標值，游標卡尺準確量出第一個銷孔與工裝（3）上對刀點尺寸，根據60°斜度CAD畫圖利用三角函數計算出工件Φ90孔X、Y零點。Z值零點用高度尺依據工裝（3）內表面長度及60°斜度，用電腦畫圖計算Φ90孔上平面的Z值高度。誤差不得大于0.1mm。

3 加工方案及其分析

工件的粗加工由上道工序以加工到位，這里不做過多的敘述。平面的加工一般根據機床主軸或工件材料來選擇合適的刀具及銑削參數。加工有臺階面的工件時，應選擇合理的走刀路徑，否責鐵屑無法正常排出，出現擠壓現象將直接影響工件表面粗糙度。孔的加工通常可以采用鉆、擴、鉸，或鉆、鏜。此臺階孔直徑大若采用鉆、擴、鉸，機用鉸刀屬于固定尺寸刀具，生產效率低，而且加工尺寸不易掌握和控制。因此，采用鉆、鏜的方法。

4 鉆頭幾何角度的選擇

麻花鉆的幾何角度主要有頂角、螺旋角、前角、后角和橫刃斜角。麻花鉆有了頂角，鉆頭才容易鉆入工件，頂角大，鉆尖強度好，但鉆削時軸向阻力大；反之，則軸向阻力小；前角與螺旋角有很大關系，前角愈大，切削愈容易進行。主刀刃上每一點的前角數值都不相同。鉆頭外徑邊緣處的前角為最大，自外緣至中心逐漸減小，最后約為-30°～60°；鉆頭的后角愈小，鉆削阻力就愈大；橫刃在鉆削中不是用于切削，而是用于刮削和擠壓，橫刃太長，定心作用較差。因此，在刃磨時應多注意選擇。

5 孔的粗鉆

孔的粗鉆主要是將孔多余的材料除去，保留適當的精加工余量，選擇鉆頭時應根據機床主軸承載能力進行選擇，主軸應盡量靠近工件，以便提高機床的剛度。鉆孔的效率比鏜孔效率高，盡量用鉆頭將孔擴到最大。首件鉆孔加工時，先用中心鉆根據以設置好的工件零點進行對中定位，然后鉆出一個小的預孔，檢驗孔的中心位置尺寸，合格后，換用粗鉆鉆頭進行鉆削。主軸轉速及進給量由鉆頭大小進行適當設置。鉆削時應充分加入切削液并及時排削。

6 孔的精加工

選擇鏜刀進行孔的精加工，精加工的主要目的是控制孔的尺寸精度和表面粗糙度。因此必須嚴格控制鏜刀的直徑在孔的公差范圍內，鏜削過程中采用數控自動進刀，使進給平穩。Φ90孔無公差要求按自由公差進行鏜削，Φ105孔為臺階孔加工中注意尺寸公差、臺階面的光潔度及深度。Φ109凹槽表面光潔度要求較高，而且不易測量。加工時應選擇最合理的鋸片刀盤、進給量、主軸轉速，為后面的批量生產做準備。磨兩個圓形測量塊，厚度分別為凹槽寬度的上偏差尺寸和下偏差尺寸，便于測量，降低加工中的測量誤差和難度。

7 結束語

該零件首件加工好后經質檢部門檢查，加工尺寸完全符合圖紙尺寸。采用這種加工方法，既縮短了加工周期，又很好地保證了尺寸精度，對批量生產最為適合。

參考文獻：

[1]趙長旭.數控加工工藝.西安：西安電子科技大學出版社，2006.1.

[2]劉萬菊.數控加工工藝及編程.北京：機械工業出版社，2006.10.

[3]鄭煥文.機械制造工藝學.北京：高等教育出版社，1994.

作者簡介：陳建軍（1977-），男，江西玉山人，工程碩士，實驗師，研究方向為超精密加工。