耿慧蓮，韓江

(1.安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽蕪湖241000;2.合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械汽車學(xué)院，安徽合肥230009)

鐵路橫側(cè)梁需要在低溫下有較好的工作性能，所以大部分的鐵路材料選用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼材料Q345D，該材料的屈服強(qiáng)度可達(dá)345 MPa，在低溫下有好的力學(xué)性能和韌性［1］，但是給機(jī)械加工帶來了困難。利用數(shù)控車削橫側(cè)梁連接座時(shí)，由于材料的韌性好，不斷屑，刀具磨損嚴(yán)重，加工效率低下。

1 左橫側(cè)梁連接座圖紙分析

該零件的最大處直徑為280 mm，在不增加其他設(shè)備的條件下，選用6140 型數(shù)控車床加工，垂直度要求為0.2 mm，右側(cè)總長度控制為1 mm 公差，右側(cè)連接耳長公差為1 mm，其他為自由公差，毛坯為鍛造，余量不均勻，前道工序采用普通型6140 車床粗加工，R20 處圓角和10°倒錐加工不了，留給下道工序——數(shù)控車加工，所以加工余量不一致，如圖1所示。

圖1 零件簡圖

2 實(shí)驗(yàn)切削環(huán)境構(gòu)建

零件的左側(cè)用三爪自定心卡盤裝夾，比較方便，右側(cè)用尾座頂尖，同時(shí)制作一個(gè)直徑為145 mm 左右且?guī)в休^大錐度的端蓋，一端與零件的右側(cè)內(nèi)孔連接，另一端與頂尖連接，裝置如圖2所示。

圖2 加工裝置

零件要求垂直度誤差為0.2 mm。對(duì)該裝置進(jìn)行定位誤差分析，定位誤差主要包括兩個(gè)方面:(1)基準(zhǔn)不重合誤差;(2)基準(zhǔn)位移誤差。該裝置以左側(cè)為錐面的中心與工件中心一致，所以基準(zhǔn)重合無誤差，工件的右側(cè)中心孔定位與工件以三爪自定心卡盤也是中心定位是一致的，基準(zhǔn)位移誤差為三爪卡盤的跳動(dòng)量。為了能夠獲得較好的精度采用了一套新的卡爪，用百分表測量三爪與尾座的跳動(dòng)值能夠控制在0.05 mm 之內(nèi)［2］，總的誤差能夠控制在0.2 的1/3，滿足加工要求。

3 加工過程分析

3.1 刀具問題

由于工件為低碳高猛材料，斷屑效果差(如圖3所示)，且刀具磨損嚴(yán)重，通過實(shí)驗(yàn)，采用普通YT15 的硬質(zhì)合金刀具［3］，通過手工刃磨臺(tái)階型斷屑槽(其具體參數(shù)如圖4所示)，以利于斷屑。

圖3 鐵屑形狀

圖4 斷屑槽結(jié)構(gòu)

刀具的主后角和副后角要大，實(shí)驗(yàn)比對(duì)獲得主后角在10°左右，能減少刀具的磨損，加工效果明顯改善。

3.2 數(shù)控程序設(shè)計(jì)

數(shù)控加工程序設(shè)計(jì)主要涉及到軟件應(yīng)用、機(jī)床選擇、工藝工裝、刀具材料及形狀選擇等方面，其中程序設(shè)計(jì)的優(yōu)劣制約加工效率。在主體程序設(shè)計(jì)中，零件被加工位置點(diǎn)數(shù)量大，不適合手工編程［4］，主要使用CAM 軟件自動(dòng)編程，形成主體程序。具體過程是:將零件的AutoCAD 文件轉(zhuǎn)換至 Master-CAM9.0 的Lath 模塊中，再進(jìn)行刀具路徑設(shè)置、車削參數(shù)選擇、車削路徑優(yōu)化(即點(diǎn)順序選擇)、仿真驗(yàn)證、后置處理，生成數(shù)控系統(tǒng)能識(shí)別的數(shù)控程序，如圖5—7所示。

圖5 刀路圖

圖6 仿真驗(yàn)證圖

圖7 后置處理圖

3.3 程序優(yōu)化設(shè)計(jì)

軟件編程方便且編程效率高，在一般材料加工是常常采用。該零件前道工序已經(jīng)完成粗車，但是留有的余量不均勻。由圖3 鐵屑形狀可以看出，有的鐵屑寬，有的鐵屑窄，因此在自動(dòng)編程的同時(shí)部分段采用手工編程來完善加工程序，進(jìn)而獲得較好的加工效果，即鐵屑寬度一致性好，刀具的受力、磨損均勻，耐用度提高［5］。首先半精加工R20 的圓弧和－10°的倒錐，余量為1 mm，然后利用自動(dòng)編程完成數(shù)控程序的編寫。

程序如下:

4 結(jié)束語

對(duì)于難加工材料尤其是斷屑條件不好的材料，一般是調(diào)整刀具角度和工藝參數(shù)以及工裝形式［6］，完成預(yù)期目的。隨著現(xiàn)代制造手段的改進(jìn)，特別是數(shù)控機(jī)床的使用中，改變走刀路線、調(diào)整加工余量的均勻性也是改變切削性能的一個(gè)重要手段。作者在3 個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得了較好的加工效果，當(dāng)然還會(huì)有其他的方法存在，將繼續(xù)完善。

【1】王先逵.機(jī)械加工工藝手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

【2】李洪.機(jī)械加工工藝手冊［M］.北京:北京出版社，1990.

【3】哈爾濱工業(yè)大學(xué)，上海工業(yè)大學(xué).機(jī)械制造工藝學(xué)(第一、二、三、四分冊)［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980.

【4】魏平，耿慧蓮.基于四開數(shù)控雕銑機(jī)床深孔件的數(shù)控程序設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2010，38(22):45－47.

【5】李慶壽.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1984.

【6】于駿一.變速切削的研究［J］.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1988，24(4):59－62.