一種殼體零件的數控車削加工

鐘 明

（梅州市技師學院，廣東梅州 514071）

0 引言

在盤式制動車軸中，制動盤零件主要參與車輛行駛過程的制動功能，是關鍵零件，對機械性能和加工尺寸的要求較高。制動盤零件屬于殼體類零件，最大直徑Φ430 mm，高159.5 mm，毛坯重30 kg左右，采用數控立式車床進行生產加工。殼體零件的結構一般都比較復雜，壁薄且不均勻，內部呈腔形，數控車削加工難度大。制動盤類殼體零件的體積大、加工周期長、容易變形，在加工過程中容易引起振動，影響表面粗糙度，影響刀具的使用壽命等。

1 制定加工工藝

根據制動盤的形狀特點和使用要求，采用2道工序完成加工。

工序1：大端的粗、精車。首先裝夾小端毛坯Φ386 mm的外圓，進行大端加工，包含端面和外圓（圖1a，粗實線為加工部位）。

工序2：小端的粗、精車。再裝夾已經加工好的大端Φ430 mm外圓，進行小端加工，包含端面和外圓（圖1b，粗實線為加工部位）。

2 夾具的設計

圖1 大端的粗、精車

數控機床本身帶有一個Φ500 mm的液壓三爪卡盤，只需根據零件裝夾尺寸的大小和卡盤安裝尺寸以及調整范圍的要求，設計出卡盤卡爪座就可以進行加工。設計卡爪座時，首先將卡爪座設計成軟爪。因為工序1裝卡的是毛坯表面，所以在軟爪的工作部位增加了淬硬的齒形爪（夾持部位為鋸齒形狀）和墊板，以增加夾持的可靠性。工序2裝夾的是加工成型的表面，為了防止夾傷工件，所以直接用軟爪來夾持工件。

3 刀具的選擇和刀夾設計

使用2臺數控立車分別進行工序1和工序2的加工。工序1使用4把刀具分別進行外圓、端面、內孔、退刀槽的粗精加工，工序2使用5把刀具分別進行外圓、端面、內孔圓弧的粗精加工。

由于該零件大端圓盤直徑較大，中間聯接大小端的部位直徑相對較小。所以大端圓盤內側端面的深度較大，達到102 mm（圖2）。如果采用數控機床原有的刀夾裝夾車刀，則車刀伸出長度過長，導致車刀柄剛性不足，引起車削時的振動。為此，設計了一個L形的專用刀夾。加工時，將車刀裝在專用刀夾內，這樣就可以最大限度增加刀柄剛度，減小車削時的振動。

圖2 專用刀夾

4 數控加工程序的編制

由于整個加工過程的數控程序比較多，這里只對工序1車削的部分程序的編制過程進行闡述。

在進行工序1粗精車大端時，首先裝夾小端毛坯Φ386 mm的外圓，進行大端加工。因大端圓盤內側端面的深度比較大，達到102 mm，加工調試過程中存在2個問題：①加工內端面及凹槽時容易振動，產生嚴重的振刀紋，未能達到圖紙的粗糙度要求；②加工過程中發現刀具磨損較快，加工成本高。

為了解決上述問題，采取2個辦法：①粗加工凹槽端面外圓及精加工凹槽端面外圓的刀具采用專門設計的專用刀夾；②合理編制程序，經過試切加工并根據加工的工件的表面粗糙度、切削深度、刀具的排屑等情況對加工程序進行修改。

編程重點思路：

（1）粗加工凹槽端面外圓后，剩余0.3 mm的余量給精加工凹槽端面外圓。

（2）精加工凹槽端面外圓因凹槽處余量較多，1次切削加工會引起振刀，所以平分為3次切削加工的余量進行加工，解決振刀問題。

（3）因精加工凹槽端面外圓時，采用粗加工凹槽端面外圓的恒轉速加工時，刀具磨損比較嚴重，更改為采用恒線速控制（G96S200）并限制最高轉速為 240 r/min（G50S240），使刀具在合理的切削速度范圍內加工，刀具使用壽命大幅提高，加工質量也能可靠保障。

精加工凹槽端面外圓加工程序：

O0023

N10G50S240M03;

N20G96S200;

N30M8T0747;

N40G00X435;

N50G00Z3;

N60G00Z-44.9;

N70G01X248.645F0.12;

N80G03X247.845Z-44.793R0.8F0.1;

N90G01X245.618Z-44.150;

N100G01X229.398;

N110G02X227.505Z-45.183R0.950F0.15;

N120G01X230.103Z-60.030;

N130G01X228.061Z-58.112F0.15;

N140G01X225.812Z-45.257;

N150G03X229.398Z-43.300R1.800;

N160G01X246.074;

N170G01X260.191Z-47.375;

N180G00X261.791;

N190G01X246.288Z-42.900F0.15;

N200G01X229.398;

N210G02X225.015Z-45.292R2.200;

N220G01X227.594Z-60.030;

N230G00X425.879;

N240G01Z-46.997F0.3;

N250G01X428.545Z-44.138F0.15;

N260G02X428.671Z-43.939R0.8;

N270G01X429.976Z-40.239;

N280G02X430.0Z-40.1R0.8;

N290G01Z-3.2;

N300G02X429.976Z-3.061R0.8;

N310G01X428.671Z0.639;

N340G02X428.545Z0.838R0.8;

N350G01X426.105Z3.454;

N360G00X435;

N370G00Z200.

5 結束語

通過對制動盤生產過程的工藝編制、夾具設計、刀具選擇、刀夾設計和程序編制等進行闡述，制定合理的加工工藝、設計專用的刀夾、利用數控程序設定合理的切削用量，解決加工過程中的振動和提高刀具使用壽命，能夠有效保證零件的加工精度和產品質量。

［1］王喜軍.金屬切削原理與刀具（第4版）［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

［2］王公安.車工工藝學（第5版）［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2014.

［3］楊琳.數控車床加工工藝與編程［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

［4］張夢欣.機械制造工藝學［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2009.