基于立式加工中心的箱體加工工藝優化思考與分析

高鵬

摘要：文章從箱體加工工藝分析入手，論述了基于立式加工中心的箱體加工工藝優化。期望通過本文的研究能夠對提產增效目標的實現有所幫助。

關鍵詞：立式加工中心;箱體;工藝優化

1.箱體加工工藝分析

箱體是齒輪箱的重要組成部分之一，它能夠將軸、套以及齒輪等零件有機地連接為一個整體，箱體內的所有零件會保持相互位置，通過轉矩的傳遞，完成規定運動。常規箱體的技術要求如表1所示。

箱體是一類結構相對比較復雜的零件，在生產過程中，需要進行加工的面比較多，且主要以平面和孔作為加工的重點。在對箱體進行加工時，平面的精度比較容易達到標準要求，而孔間、孔與面之間的位置精度是加工時質量控制的關鍵之所在。鑒于此，在對箱體的加工工藝進行確定時，可將孔的精度作為首要考慮因素之一。

2.基于立式加工中心的箱體加工工藝優化

目前，箱體的加工基本上都是通過數控機床來完成，如數控加工中心，為在保證箱體質量的前提下，進一步提高加工效率，可對相關的加工工藝進行優化。

2.1夾具的優化方法

對于立式加工中心而言，夾具的結構合理與否直接關系到箱體的加工效率，而夾具的剛度是確保箱體加工過程中位置保持不變的關鍵之所在。擁有足夠剛度的夾具，在數控加工時，基本上不會出現振動的情況，由此可使箱體的加工精度得到有效保障。立式加工中心夾具剛度的大小主要取決于以下因素：穩定性、材料、熱處理、整體性、厚度等。由于箱體的結構（如圖1所示）較為特殊，裝夾在夾具上時，會有一部分處于懸空狀態，這樣一來很容易引起加固剛性不足的情況，從而影響加工精度。為使該問題得到有效解決，可對夾具進行優化，具體做法是在夾具上增加一個輔助夾緊機構，隨著該機構的加入，能夠使夾具裝夾零件的整體剛性大幅度增加，刀具切削的進給效率也會隨之提高，走刀次數顯著減少，工序時間得以縮短。

2.2底面余量的優化方法

立式加工中心精銑底面的加工余量大小，對箱體的加工效率和質量具有直接影響。實踐表明，當加工余量過大時，會使能耗增大，并且生產率會有所降低，這樣一來總體成本會隨之增加;如果加工余量過小，很難使上一道工序遺留的誤差及缺陷徹底消除，由此會影響加工精度，并且還可能形成廢品。所以對加工余量進行合理確定，是箱體加工工藝優化的重要內容之一。使用立式加工中心對箱體進行加工的過程中，箱體的底面在轉工時，起承重的作用，為避免磕碰使箱體受損，可將精銑底面的保護余量確定為1.0mm。

2.3刀具的優化方法

通過立式加工中心對箱體進行加工的過程中，箱體上的通孔是由精鏜刀和倒角刀共同加工來完成，也就是說，通孔需要進行三次切削，并且要換刀三次，整個過程耗時較長。針對這一情況，可以采取如下方法進行優化：按照箱體中通孔的結構特點，設計復合刀具，從而實現一次進刀完成加工的目標。通過對刀具的優化改進，不但能夠減少換刀次數，而且切削時間也會隨之縮短，單個箱體的加工節拍可以節約3min左右，由此可使日產量隨之提升。

2.4走刀路線的優化方法

對于立式加工中心而言，刀具的走刀路線通常都是按照待加工工件的運動軌跡進行設定，簡單來講，就是刀具從對刀點開始運動，直到完成整個工件的加工為止，包括切削、切入、切出等等。在箱體加工中，對走刀路線進行確定時，需要遵循如下原則：確保加工精度和質量，縮短路線，提高加工效率。應當保證設定的走刀路線易于編程，如果是多次重復的路線，則應盡可能簡化程序。立式加工中心對箱體進行加工時，銑刀一般都是以直線進給的方式完成切削，由此會使直角轉接的位置處留下接刀的痕跡，這樣一來，會對箱體表面的加工精度造成影響，從而影響箱體的品質。圖2（a）為優化前的走刀路線示意圖。

為了解決上述問題，可對立式加工中心的刀具走刀路線進行優化，如圖2（b）所示。經過優化之后，取消轉接位置處的直角走刀，將其變為圓弧走刀，由此，可使接刀的痕跡得以消除，箱體表面的質量得到進一步提升。

2.5優化效果分析

某箱體生產車間，通過上述方法對箱體的加工工藝進行優化改進，工藝改進后，在短短8個月的時間里，箱體的產量從原本的900臺/月，提升至1300臺/月，加工精度和質量也隨之顯著提升。通過加工工藝優化，達到了提產增效的目標，由此證明本文提出方法的可行性。

結論：

綜上所述，通過立式加工中心對箱體進行加工時，為在保證加工精度和質量的前提下，提高生產效率，可采取科學合理、行之有效的方法，對加工工藝進行優化。雖然立式加工中心的型號有所差別，但基本原理卻大致相同，對箱體的加工過程也非常類似。因此，本文所提出的優化方法具有一定的推廣使用價值。

參考文獻

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