半軸加工工藝技術改進

夏星

（常德煙草機械有限責任公司，湖南 常德 415000）

半軸是我公司ZJ118型卷接機組SE部分刀盤的核心部件，它既是一個支撐件又是一個進刀動力的執行件。半軸在設計和制造上有很高的要求，如同軸度、對稱度、垂直度，其制造精度直接影響刀盤煙支切割功能的實現。ZJ118的半軸在實際加工過程中的合格率僅為60%，且在加工中使用的專用刀具成本大。

1 零件結構介紹

半軸零件結構如圖1所示。外形尺寸為184×116×80，零件材料為45#鋼。零件形位公差要求高，其極易超差。

2 零件公差尺寸超差原因分析

2.1 加工刀具選用不合理

圖1 半軸零件結構簡圖

分析半軸零件容易超差的三處關鍵形位公差，Φ14H7、Φ25H7、Φ32H7及1160-0.2上下兩面都在加工中心工序加工成。經過對加工后的不合格品展開分析，發現兩Φ14H7孔同軸度數值變化較大，分析原因為Φ14H7孔在加工過程因刀具磨損造成軸線偏移導致。Φ14H7孔分為兩段，該孔原加工方法為使用Φ12與Φ13的鉆花粗加工，再使用Φ13.5、Φ13.8、Φ13.9、Φ13.95的半軸專用合金立銑刀進行半精加工，最后使用Φ14H7的鉸刀加工成。使用這種方法加工時，在全新的合金立銑刀加工8～10件左右的半軸之后，繼續使用該刀具加工的該孔開始出現軸線偏移的現象，加工第9件之后孔軸線偏移量總體呈逐漸增大的趨勢，最大達到0.016mm。經過分析認為，因刃口磨損的合金立銑刀和鉸刀無法完全修正鉆花在鉆Φ14H7底孔時的軸線偏移，導致加工出的Φ14H7孔不正，進而導致多處形位公差超差。這種加工方法對合金立銑刀的刃口鋒利程度要求非常高，導致合金立銑刀更換頻率高，加工成本大。

2.2 裝夾方式不合理

半軸零件在加工中心工序現采用組合夾具利用工件左部外圓及左端面裝夾定位，零件右部因其結構原因剛性差，加工時振動較大，影響1160-0.2上下兩面及Φ32H6孔的加工精度，導致形位公差超差。

2.3 受外部環境影響大

隨著加工車間環境的溫度變化，機床的零點會有一定的無規則漂移，現有加工中心設備的零點隨溫度變化零點漂移量可達0.02mm。半軸需要回轉工作臺在四個方向加工，因此機床零點的漂移造成的誤差將會成倍擴大，影響各尺寸與公差。

2.4 零件結構易變形

3 工藝措施

3.1 重新選用加工刀具

針對Φ14H7孔加工時出現軸線偏移這個問題，選用具有軸線偏移修正功能的精鏜刀來半精加工Φ14H7孔。考慮到Φ14H7孔較長，如果粗加工時該孔軸線偏移嚴重，那么鏜刀在鏜遠端的孔時依然會讓刀。所以選用Φ13.9的加長精鏜刀通過回轉工作臺來兩頭加工Φ14H7孔成Φ13.9，消除軸線偏移；再選用Φ13.95的加長精鏜刀來一頭加工Φ14H7孔成Φ13.95，消除兩端Φ14H7孔因機床工作臺回轉產生的回轉誤差，最后鉸孔成。該加工方式將之前使用的更換頻繁的昂貴整體硬質合金立銑刀改用更換刀片的加長鏜刀，能大大節約加工成本。

3.2 優化裝夾方式

根據半軸零件的外形及加工要求設計專用的夾具。具體結構見圖2。利用半軸球面與左部外圓定位，利用工裝上的螺孔通過合適大小的壓板壓緊。同時需要防止因壓緊力過大造成工件的變形量過大：裝夾時需校表裝夾，在壓緊工件的同時，利用千分表檢查工件上表面跳動，保證該跳動小于0.015mm。通過機床測頭校正工件角度與零點。這樣能保證最大的裝夾接觸面積，且大幅度的提高零件右端結構的剛性。Φ14H7、Φ25H7、Φ32H7及1160-0.2上下兩面等能在一次裝夾中完成加工，防止多次裝夾造成的誤差。

圖2 半軸加工專用夾具結構簡圖

3.3 降低外部環境影響

為消除車間溫度變化造成的機床零點漂移產生的誤差，要求機床操作者在車間溫度變化小于1℃時在精加工之前需校正機床的回轉中心。若車間溫度變化超過1℃，操作者必須在每件半軸加工之前校正一次機床回轉中心。在裝夾工裝時，也需盡量將工裝球面與孔的軸線位置靠近工作臺的中心線，降低零點漂移造成的影響。

3.4 優化加工程序

因刀具磨損無可避免，且經常更換刀具成本大，所以考慮在精加工1160-0.2后利用機床測頭測量1160-0.2上下兩面與Φ14H7軸線距離的實際尺寸，對距離較大的面再一次加工至兩面與Φ14H7軸線距離相等。同時，優化加工工藝參數，對于精加工選用盡量高的轉速，較小的進給速度。具體加工程序如下：用測頭測量兩面與孔軸線的距離，將兩數值分別存儲在G521與G522的精測值中，并分別賦值于R21與R22。比較R21與R22的大小，根據比較的結果加工距離大的面，以滿足設計要求。

4 結語

通過現場的實際加工、應用表明，該方案可行，解決了半軸加工部分形位公差超差的問題，提高了半軸機加合格品率。