一款加熱器筒體的數控銑削深孔加工工藝分析

葉 銘

（鶴山市職業技術學校，廣東 鶴山 529700）

近年來，隨著數控設備的高速發展，較多有實力的大型企業都引進了五軸數控機床應用于實際生產中，大大提高了生產效率和產品質量。但對于實力有限的小型企業，為了降低生產成本，往往尋求多種的合作生產方式，特別是在國家近年來推行了產教結合、產教融合等政策，既提高了教學質量，又為中小企業提供了幫助。在加工實踐中，作者通過修磨刀具、合理選擇冷卻方式、優化加工程序、設計并采用工裝夾具等方式來解決了深孔加工的難題并提高了生產效率，最終完成了這次產教結合任務。

1 工件結構工藝分析

1.1 零件圖（見圖1）

圖1 零件圖

1.2 工件分析

1.2.1 材料分析

工件的材料是6063 鋁合金，6063 中的主要合金元素為鎂與硅，加工性能極佳，具有優良的可焊接性、擠出性及電鍍性，良好的抗腐蝕性、韌性，易于拋光、上色膜，陽極氧化效果優良，是典型的擠壓合金。因此，該材料可以采用數控銑削方式進行加工。

1.2.2 技術要求分析

由圖2 工件二維圖可以看出，技術要求方面，該工件對孔與孔之間的位置公差要求達到±0.03mm。對于深孔加工和實際的設備情況，這個要求是有一定難度的，但這個可以通過合理的加工方案來解決。

圖2 工件二維圖

2 設計專用工裝夾具

工件的材料是6063 鋁合金，工件的外圓與中心處的通孔已經通過數控車削進行了加工，為了避免裝夾給工件帶來不必要的損傷，影響工件的加工精度，根據工裝夾具設計原則，該工件工裝夾具設計圖如圖3、圖4、圖5 所示。

圖3 專用工裝夾具圖

圖4 加工工件背面工裝效果圖

圖5 加工工件正面工裝效果圖

3 工件加工坐標系原點及工件的變形控制

3.1 工件加工坐標系原點

由于工件的外圓和中心處通孔是在數控車床上一次裝夾加工出來的，工件的外圓和中心處通孔的公差小，同軸度較高，工件圓心與各孔的位置公差大，所以本工裝夾具安裝時以工件外圓來進行定位，從而保證定位精度。

在確定工件加工坐標原點時，首先將工件毛坯安裝在工裝夾具中，然后把工裝夾具安裝在華中數控世紀星HNC-22M 系統加工中心的工作臺上，再對工件毛坯的外圓進行打表拉平，使得每個加工面的加工余量都在合理范圍內，由于工件毛坯是安裝在工裝夾具上的，所以在對工件毛坯打表拉平的同時也把工裝夾具拉平了。根據工件設計基準設置好加工原點。為了方便加工，這里把加工原點設置在工裝夾具體中間那塊夾具體的中心位置上。

3.2 工件的變形控制

鋁合金本身特點就是質地較軟，剛性較差。首先，加工時加緊固定位置一定要盡可能地離加工位置近些，不能依靠產品本身的剛性去傳遞固定加緊的力；其次，切削加工鋁合金時要盡量利用高速加工的原理，高轉速，少切，快跑。

（1）考慮到鋁合金的特性，在裝夾工件的時候，夾緊力度一定要控制好，太大力容易引起裝夾變形。為此，要求用偏小適中的夾緊力，工件在開粗的時候，進給率轉速吃刀量一定要相互適應。

（2）為了減少溫度對加工變形產生的影響，這里采用油冷的方式，最大限度帶走加工熱量，控制變形。

4 工件加工工藝方案

這里工件的加工是運用MasterCAM9.0 軟件進行銑削和鉆孔自動編程。步驟如下：

（1）根據工件的結構特點和精度要求，先加工工件的背面。用12 銑刀分別對直徑65.2 深3.2 圓槽、直徑65.2 深4.2 不規則圓槽、直徑35.1 深12.6 的不規則圓槽進行外形銑削開粗，單邊留0.3mm 余量，底部留0.5mm余量。

（3）所有孔的定位點用程序指令G81 加工，用中心鉆。

（5）M3 螺紋孔均用程序指令G84 攻螺紋，用M3絲錐。

步驟（3）（4）（5）路徑如圖6 所示。

圖6 工件背面鉆定位孔、M3 螺紋底孔、攻M3 螺紋的刀具路徑

圖7 工件背面鉆定位孔、加工M3 螺紋、工件背面鉆3 孔刀具路徑

（7）當整批工件的背面都加工完了，把四塊小長方塊分別裝到主夾具體上，再分批加工工件的正面，裝夾時，工件正面朝上。

（8）所有孔的定位點用程序指令G81 打點，用中心鉆對各螺紋底孔和孔進行鉆定位孔。

（19）使用倒角刀利用外形銑削對有倒角要求的孔邊進行倒角。

采用上述加工工藝方案加工出來的工件成品如圖8所示。

圖8 成品圖

5 結束語

這次工件的加工主要是多孔位深孔加工，通過合理安排加工順序、修磨刀具、采用自動編程軟件對鉆孔程序進行優化、合理設計工裝夾具、結合正確的冷卻方式等方法攻克了深孔加工難題。因此，對于每個工件的加工，都要探索出最好的加工工藝和加工路線，合理設計專用工裝夾具，這樣就可以大大提高生產效率和工件質量，降低人們勞動強度，降低生產成本。