床鞍的復合加工及工藝優(yōu)化

■安陽鑫盛機床股份有限公司 （河南 455000）

路便英 王曉強

床鞍作為機床上的關鍵零件，其加工精度直接影響機床的加工精度。長期以來，床鞍的加工一直采用傳統(tǒng)的普通銑床、刨床及鉆床加工，工藝手段落后，工序質(zhì)量不穩(wěn)定，工人勞動強度大，生產(chǎn)效率低，已經(jīng)嚴重制約了生產(chǎn)的發(fā)展。必須改進工藝，采用高效率的數(shù)控復合加工?，F(xiàn)在以CK6163.05221床鞍加工為例進行工藝分析。

床鞍圖樣及技術要求如附圖所示。

1. 原工藝方案部分相關工序及特點

（1）刨（B210）：以尺寸300m m中心線找正，半精刨、精刨上部各面、左右側(cè)面，半精刨、精刨燕尾平面、燕尾面，切燕尾空刀槽。

（2）刨（B210）：以燕尾定位，半精刨、精刨前后端面；半精刨、精刨下部各面；半精刨、精刨V形槽。

（3）鉗：銼燕尾上面及燕尾前后端倒棱。

（4）劃：劃燕尾上面方窗，劃小山頂部用線。

（5）銑（X209）：銑上面方窗，銑右側(cè)面成。

（6）銑（X209）：銑小山頂部；銑去工藝凸臺；銑前端雙肩尺寸。

（7）銑（X209）：銑中間孔42H7所在筋前端面平（工藝要求）；銑槽成。

（8）劃：劃各鉆孔用線。

床鞍圖

（9）鉆（Z35）：鉆各孔。

（10）磨（CA003）：磨燕尾斜面、平面，保證達圖樣要求。

（11）劃：劃鏜孔線。

招標的過程中，政府經(jīng)常會綜合考慮到項目的各個方面的因素，但是常常以經(jīng)濟為重要的選擇因素，因此也會有公司在招標過程中一味壓低價格奪標，但是接手工程后沒有達到預期的經(jīng)濟效益，便開始在合同規(guī)定的元素中投機取巧，甚至隨意變更項目要求和規(guī)定，不按照既定的程序走，也是直接關乎到項目質(zhì)量的重要因素。

（12）鏜（T6111）：按燕尾找正，精銑左側(cè)面保證與燕尾平行；銑后端面尺寸成；鉆鏜前、后面各孔成。

（13）鉆（Z35）：鉆上面螺紋底孔。

以上工藝方案的加工特點是：工藝路線較長，工序分散，吊運、裝夾次數(shù)多，工人勞動強度大，所用設備都是普通的銑床、刨床及搖臂鉆床。如床鞍的燕尾面、床鞍下面的半精加工、精加工是在龍門刨床上加工的，平面加工與鉆孔、攻螺紋是在不同工序進行的，不僅效率較低，而且零件相互之間的位置精度也難保證。絲杠孔是通過劃線后在普通鏜床T6111上加工的，前后兩端孔的加工需轉(zhuǎn)動工件臺來實現(xiàn)，同軸度不好保證。因此加工床鞍的工序能力指數(shù)較低，產(chǎn)品性能不太穩(wěn)定。

2. 工藝優(yōu)化后的部分相關工序及特點

（1）銑（C A001）：以尺寸300mm中心線找正，半精銑、精銑上部及左右各面；半精銑、精銑燕尾各面；銑掉工藝臍子；銑燕尾空刀槽；銑上面方窗；銑大、小山頂部；鉆上部各孔。

（2）銑（C A002）：以燕尾定位，半精銑、精銑前后端面成；半精銑、精銑下部各面；半精銑、精銑V形槽成；鉆上面各孔。

（3）磨（CA004）：磨燕尾斜面、平面成。

（4）鉆（C A003）：銑前端雙肩至要求；鉆左、右側(cè)面各孔。

（5）鏜（CA005）：鉆鏜前后面各孔成。

3. 工藝方案比較

（1）原方案中床鞍上面（55°燕尾面）、左右兩側(cè)面的精加工是在龍門刨床進行的，燕尾角度靠扳轉(zhuǎn)龍門刨橫梁上小刀架實現(xiàn)，扳轉(zhuǎn)角度的準確性是靠眼睛觀察刻度盤來保證的，誤差較大，而且效率比較低；銑方窗、刀檢絲杠孔通過面是在龍門銑床上加工的；上面孔鉆削、攻螺紋序是劃線后在搖臂鉆上加工的?，F(xiàn)將床鞍上面、左右兩側(cè)面的精加工、銑方窗、刀檢絲杠孔通過面、上面孔劃線、鉆削及攻螺紋序由數(shù)控龍門銑床CA001加工完成。燕尾槽的加工用55°機夾刀同時對燕尾的斜面和水平面進行加工，銑削角度準確，磨削加工余量均勻，一致性好。

（2）原方案中床鞍下面（V形面）、前后兩端面的精加工也是在龍門刨上進行的，V形槽的加工也是靠扳轉(zhuǎn)龍門刨橫梁上小刀架實現(xiàn)的，而且V形槽是分兩次加工成的，誤差較大。以上兩工藝內(nèi)容都反映出加工工序分散、工藝路線較長、工人勞動強度大，尺寸和形狀位置公差不宜掌握?，F(xiàn)將床鞍下面、前后兩端面的精加工、下面孔劃線、鉆削、攻螺紋序由數(shù)控龍門銑床CA002加工， V形槽可用V形刀一次將兩面加工成。同時連同面上的孔一起加工，節(jié)省了劃線序，減少了工件周轉(zhuǎn)次數(shù)，減輕了工人勞動強度，縮短了工藝路線，也較容易地保證了加工零件的 質(zhì)量。

（3）原方案中銑雙肩是在龍門銑上進行的，四周邊孔是通過劃線在搖臂鉆床加工，需要左右、前后翻轉(zhuǎn)工件，費時、費力?，F(xiàn)將床鞍周邊孔的劃線、鉆削、攻螺紋序和銑雙肩序安排在數(shù)控鉆銑床CA003加工，一次裝夾就可實現(xiàn)對四周邊上孔的加工和雙肩的銑削，減少工件的裝夾次數(shù)，降低工人的勞動強度，縮短了加工周期，保證了各孔之間及孔與平面之間的位置精度。

（4）原方案中床鞍絲杠孔的加工是劃線后在普通鏜床加工，前后兩端孔的加工需轉(zhuǎn)動工件臺來實現(xiàn)，同軸度不好保證，且加工效率低?，F(xiàn)將床鞍絲杠孔的鏜孔序由雙頭數(shù)控鏜床CA005完成，可實現(xiàn)雙面孔同時加工，克服了原加工方案中設備的重復定位精度和工作臺回轉(zhuǎn)精度對加工的影響，加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有很大提高。

4. 加工過程工藝方案的優(yōu)化設置

床鞍加工中，銑削作為主要的加工方式，其數(shù)控工藝分析主要從加工精度和效率兩方面考慮，在加工精度確保達到圖樣要求的同時，又能充分合理地發(fā)揮機床的功能。在加工同一表面時，按先粗加工、后半精加工、最后精加工的次序完成。粗加工時轉(zhuǎn)速適當降低，精加工時轉(zhuǎn)速適當提高。對于復合加工的零件，可以先銑削后鏜孔，因為銑削的切削力大，工件易變形，采用先銑后鏜的方法，可使工件有一段時間的應力釋放，減少變形對精度的影響。相反，如果先鏜后銑，會在孔口處產(chǎn)生毛刺、飛邊，從而影響孔的精度。在加工過程中，采用相同工位集中加工的方法，盡量就近加工，以縮短刀具的運動距離，減少空行程時間，盡可能采用同一把刀具完成同一個工位的加工，在一次裝夾中盡可能完成較多表面或型腔的加工。數(shù)控銑削過程中刀具的選用對工藝參數(shù)及加工路線的優(yōu)化也起到了很大的作用。例如立銑刀，它是數(shù)控銑削中用得最多的一種銑刀，主要用于加工凹槽、較小的臺階面及平面輪廓。我們在選用時可參照以下經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。旱毒甙霃絉應＜零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑R1，一般取R=（0.8～0.9）R1；零件的加工高度H≤（1/6～1/4）R，以保證刀具有足夠的剛度；在經(jīng)濟型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量。②一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工部位。③粗、精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具。④先銑后鉆。⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工。合理選擇切削用量的原則是，粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。

5. 結(jié)語

經(jīng)過優(yōu)化后的工藝，工序復合程度明顯提高，半精加工、精加工由原來的13道工序合并為5道工序，吊運、裝夾等輔助時間減少；數(shù)控機床的使用減少了人為因素的影響，工序能力及產(chǎn)品質(zhì)量更趨穩(wěn)定；提高了生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動強度。所用數(shù)控機床CA001、CA002、CA003和CA005均采用的是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)及功能部件，其中C A001、CA003屬“國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在機床生產(chǎn)企業(yè)應用示范工程”重大專項產(chǎn)品。床鞍的復合加工及工藝優(yōu)化不僅提升了企業(yè)的工藝制造水平，而且對應用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的國產(chǎn)數(shù)控機床在各行業(yè)的使用和推廣起到了很好的示范作用。