控制环小耳朵工装设计及加工

控制环小耳朵工装设计及加工

　　摘要：利用数控铣床XK718对不规则形状工件进行台阶孔、凹槽的精加工，通过采用有效可行的工艺方法与措施，保证尺寸精度及表面粗糙度的要求，达到了良好的效果。

　　关键词：台阶孔　凹槽　数控加工

　　引言

　　随着科学的迅速发展，机械产品性能、结构、形状和材料的不断改进、精密不断提高，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转化。因此，对零件加工质量和精度的要求越来越高。由于产品变化频繁，目前在一般机械加工中，单件、小批量的产品约占七成以上。为有效地保证产品质量，提高劳动生产率和降低成本，对机床提出了高精度，具有较好的通用性和较大的灵活性，以适应生产对象频繁变化的需要与高自动化的要求。数控铣床是铣削加工功能较全的数控机床。它可以把铣削、螺纹加工、钻削等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。采用数控铣床进行加工可以大大提高产品质量，保证加工零件的精度，减轻劳动强度，为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，提高企业产品的竞争力。现代数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，是完全新型的自动化机床。

　　1　工装设计及分析

　　小耳朵加工面与底平面成60°，销孔中心尺寸与Φ90孔中心尺寸为110.92mm、173.75mm、167.21

　　mm，XK718数控铣床无万向铣头，加工时要把加工面放平。工装设计如图所视：

　　工装设计遵循以下基本原则：满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性。有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的加工过程。满足装夹过程中的简单与快速操作。易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行。⑤满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性。尽可能地避免结构复杂、成本昂贵。形成公司内部产品地系列化和标准化。

　　工装以销孔为定位基准控制小耳朵X、Y方向的自由度，工装、工装60°斜度由线切割割出，外形由普通龙门铣床X2012/D加工，工装上下平面、两侧边光出，加工时需保证面与面间的垂直度、平行度。工装上两定位销孔及4只通孔由数控机床加工，严格控制销孔尺寸、公差及孔间距。支撑、支撑起固定和支撑作用，防止工件加工中震动影响加工质量。工装上的四只通孔穿进螺杆把紧使工件与6°斜面完全贴平，Φ30销子和M24螺栓很好的固定了工装、，在起吊和加工起到很好的固定作用。其它螺栓、螺母、工装沉孔要求不高由相应的钻床或车床加工即可。

　　2　工装校正及对刀

　　由于工装零件尺寸在加工中存在误差，组装好后无法完全与图纸设计要求吻合，工件加工前需要对工装进一步地校对和更正，百分表吸在机床主轴上对工装60°斜面和直线部校正，工装校正无误后进行工件零点的设置。由110.92mm、173.75mm两个尺寸决定工装零点设置在第一个销孔下表面的中心。两个定位销安装好后先用百分表拉一下直线度，确定两销孔在同一直线后，用对刀仪探测第一个定位销Y向坐标，根据定位销实际尺寸确定工装的Y值零点。然后用对刀仪碰一下工装上的对刀点，记录机床坐标值，游标卡尺准确量出第一个销孔与工装上对刀点尺寸，根据60°斜度CAD画图利用三角函数计算出工件Φ90孔X、Y零点。Z值零点用高度尺依据工装内表面长度及60°斜度，用电脑画图计算Φ90孔上平面的Z值高度。误差不得大于0.1mm。

　　3　加工方案及其分析

　　工件的粗加工由上道工序以加工到位，这里不做过多的叙述。平面的加工一般根据机床主轴或工件材料来选择合适的刀具及铣削参数。加工有台阶面的工件时，应选择合理的走刀路径，否责铁屑无法正常排出，出现挤压现象将直接影响工件表面粗糙度。孔的加工通常可以采用钻、扩、铰，或钻、镗。此台阶孔直径大若采用钻、扩、铰，机用铰刀属于固定尺寸刀具，生产效率低，而且加工尺寸不易掌握和控制。因此，采用钻、镗的方法。

　　4　钻头几何角度的选择

　　麻花钻的几何角度主要有顶角、螺旋角、前角、后角和横刃斜角。麻花钻有了顶角，钻头才容易钻入工件，顶角大，钻尖强度好，但钻削时轴向阻力大;反之，则轴向阻力小;前角与螺旋角有很大关系，前角愈大，切削愈容易进行。主刀刃上每一点的前角数值都不相同。钻头外径边缘处的前角为最大，自外缘至中心逐渐减小，最后约为-30°～60°;钻头的后角愈小，钻削阻力就愈大;横刃在钻削中不是用于切削，而是用于刮削和挤压，横刃太长，定心作用较差。因此，在刃磨时应多注意选择。

　　5　孔的粗钻

　　孔的粗钻主要是将孔多余的材料除去，保留适当的精加工余量，选择钻头时应根据机床主轴承载能力进行选择，主轴应尽量靠近工件，以便提高机床的刚度。钻孔的效率比镗孔效率高，尽量用钻头将孔扩到最大。首件钻孔加工时，先用中心钻根据以设置好的工件零点进行对中定位，然后钻出一个小的预孔，检验孔的中心位置尺寸，合格后，换用粗钻钻头进行钻削。主轴转速及进给量由钻头大小进行适当设置。钻削时应充分加入切削液并及时排削。

　　6　孔的精加工

　　选择镗刀进行孔的精加工，精加工的主要目的是控制孔的尺寸精度和表面粗糙度。因此必须严格控制镗刀的直径在孔的公差范围内，镗削过程中采用数控自动进刀，使进给平稳。Φ90孔无公差要求按自由公差进行镗削，Φ105孔为台阶孔加工中注意尺寸公差、台阶面的光洁度及深度。Φ109凹槽表面光洁度要求较高，而且不易测量。加工时应选择最合理的锯片刀盘、进给量、主轴转速，为后面的批量生产做准备。磨两个圆形测量块，厚度分别为凹槽宽度的上偏差尺寸和下偏差尺寸，便于测量，降低加工中的测量误差和难度。

　　7　结束语

　　该零件首件加工好后经质检部门检查，加工尺寸完全符合图纸尺寸。采用这种加工方法，既缩短了加工周期，又很好地保证了尺寸精度，对批量生产最为适合。

　　参考文献：

　　[1]赵长旭.数控加工工艺.西安：西安电子科技大学出版社，2006.1.

　　[2]刘万菊.数控加工工艺及编程.北京：机械工业出版社，2006.10.

　　[3]郑焕文.机械制造工艺学.北京：高等教育出版社，1994.

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