基于三軸加工中心加工帶有多條向心溝槽直紋曲面弧板的工裝分析

李龍泉

摘要：文章針對三軸加工中心加工直紋曲面弧板的多條向心溝槽的技術難點，設計了一套應用于平口鉗的專用工裝，成功解決了加工中裝夾定位的難點，實現了在三軸加工中心上進行溝槽加工，保證了產品質量，降低了生產成本，提高了生產效率；解決了在三軸加工中心上方便加工以往只能依靠四軸加工中心加工的工件，擴大了工藝范圍，特別適合中小企業和中小批量生產。

關鍵字：直紋曲面弧板；向心溝槽；三軸加工中心；平口鉗；角度墊塊

1. 引言：可以加工多種平面類、曲面類及箱體類零件。但是由于刀具軸Z軸與XY平面的空間夾角固定，致使許多成形側面與裝夾面不垂直的零件無法被加工，如設置在圓弧面上的多條向心溝槽的加工就是三軸加工中心不容易加工的一種情況。本文以橡膠機械常用的一種“弧板”類零件的溝槽加工為例，研究分析一種依靠專用工裝進行批量生產的工藝方案。序加工完成了內外弧面和構成32°夾角的兩個側面以及構成450mm長度的兩個側面。現具有以下特點：1，上下兩面（即弧形內外側）在450mm全長方向始終為直紋曲面；2，內弧表面有三條寬度30mm深度與弧面中心距離207.45mm的開放槽口，每條槽口夾角10°，中間一條開放槽與外形居中；3，每條槽口中心還有各三條長短不一的深度方向貫穿的封閉槽口，槽口寬度9mm。4，由于每條槽口中心線通過弧面中心，所以槽口深度方向為徑向向心方向；5，該產品批量要求每臺機床每小時完成5件。

2. 工藝方案編制：

由于型號為1060的三軸加工中心Z軸與XY平面的空間夾角固定，故采用專用工裝對三條槽口的分序加工。

2.1專用工裝方案確定：

采用鉗口寬度180mm平口鉗兩只，分布于工件兩端，并配以兩組角度墊塊加以固定的方式進行裝夾固定。角度墊塊與平口鉗動、定鉗口使用螺栓進行連接固定。角度墊塊使用45號鋼由慢走絲線切割加工。

2.2巡邊、對刀方案確定：

由于角度墊塊是此套加工工藝的關鍵因素，故采用針對定鉗口側角度墊塊進行巡邊、對刀，進而間接確立刀具與工件坐標系關系的方法。

2.3第一序中間槽口加工：

由于中間槽口位于外形對稱中心，故動、定鉗口所使用的角度墊塊尺寸相同角度墊塊定位作用原理為固定于定鉗口上的角度墊塊為固定基準，當動鉗口帶動角度墊塊加緊工件后，由于外圓弧的表面和和側面被限定自由度，從而圓弧中心被限定；動鉗口打開時固定于動鉗口上的角度墊塊遠離定鉗口使得工件松開，可取出工件。3. 專用工裝的設計加工要點：

3.1角度墊塊的設計和加工：

角度墊塊的設計是否合理，加工精度是否合格是整個工藝方案是否能夠達到預期效果的關鍵。

設計中角度墊塊應當注意與工件的接觸面并非越大越好，相反而是應該盡量減少接觸面積，由于前序弧面加工的差異性不可避免，所以接觸面大只會使工件處于過定義定位或定位不實的情況，故通常設計包裹被加工區域接觸面積設定為經驗值40%即可達到理想效果。并適情況增加容屑槽。材質與工件材質比較，硬度不能太硬，否則容易壓傷工件。常用45號鋼制造。

角度墊塊一般采用慢走絲線切割切割關鍵定位面。但所使用的毛坯應該先經過調質和六面體磨削加工，以保證尺寸公差和形位公差。

3.2平口鉗改裝與調試：

平口鉗動、定鉗口應制造與角度墊塊相應的螺紋孔以便連接固定。角度墊塊連接過程中應注意使用百分表找正墊塊的定位基準面與平口鉗定位基準面的平行關系。并且在多只平口鉗組合使用時應注意使用百分表找正多只平口鉗的定鉗口，使之共面。以保證將加工坐標系的對刀誤差降到最低。

4. 結論：

本文通過使用三軸加工中心進行直紋面弧板的加工實例，總結出利用專用鉗口固定塊的專用工裝，實現圓弧面上的多條向心溝槽的加工，達到質量標準。這種加工方法具有構思新穎、原理正確、結構簡單、使用方便、程序簡便、制造容易、高效優質等特點。一旦擁有它，就能在普通加工中心上方便地加工以往依靠四軸加工中心制造的工件。特別適合中小企業和中小批量生產，且精度高、效率高、表面質量好、刀具壽命長。

5.參考文獻：

[1]季衛東，李立強.鍵槽銑床工件專用卡具設計[B].制造技術與機床2012（7）：181-183.