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        凸輪軸在數(shù)控車床上的裝夾方案研究

        2015-08-27 00:31:42
        機電信息 2015年33期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控車床

        陳 益

        (常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校,江蘇 常州213011)

        0 引言

        內(nèi)燃機是一種通過使燃料在機器內(nèi)部燃燒,并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動力的熱力發(fā)動機。凸輪軸是發(fā)動機里的一個部件,控制氣門的開啟和閉合動作,主要承受周期性的沖擊載荷。凸輪與挺柱之間的接觸應(yīng)力很大,相對滑動速度也很高,其工作表面的磨損比較嚴(yán)重。因此凸輪軸軸頸表面除應(yīng)有較高的尺寸精度、較小的表面粗糙度和足夠的剛度外,還應(yīng)有較高的耐磨性和良好的潤滑性,其表面加工質(zhì)量將直接決定內(nèi)燃機的排放質(zhì)量。因此,合理安排凸輪軸的加工工藝顯得尤為重要。本文著重于凸輪軸數(shù)車精加工工序,分析其在加工過程中的裝夾方案,以便高效、高質(zhì)量地加工出合格的零件。

        1 難點分析

        凸輪軸是軸類零件,利用數(shù)控車床車削是必不可缺少的加工工序之一。凸輪軸在數(shù)控車床上加工所采用的裝夾方式一般為一夾一頂(即一卡盤夾緊一頂尖頂住)或一夾一中心架支撐。圖1為用于數(shù)控車床精加工的凸輪軸零件,由于該凸輪軸總長比較短,槽寬比較窄,利用刀架作為數(shù)控車床中心架移動的動力,中心架可移動的范圍小,只能位于法蘭或右端第一個凸輪上,因此合理選用夾具裝夾極為重要。

        圖1 凸輪軸精車工序圖

        2 裝夾方案分析

        通過對凸輪軸的結(jié)構(gòu)與工藝進行分析,若要在數(shù)控車床上兩次裝夾,保證加工精度,有兩種方案:一是采用前道工序加工出的基準(zhǔn)面進行兩次裝夾,二是采用專用的夾具對凸輪軸進行安裝。

        2.1 采用前道工序加工出的基準(zhǔn)面進行兩次裝夾

        前道工序在加工過程中也有兩種方案:(1)用臥式加工中心來加工,定位元件選用兩V型塊。工件上用兩V型塊組合定位,定位時定位面的直徑誤差要控制在0.1mm之內(nèi),鏜削或銑削加工兩法蘭外圓面及在兩端面上加工中心孔,這樣數(shù)車上加工時需要的所有定位基準(zhǔn)面就全部加工出來了。(2)用外圓磨床去磨兩法蘭外圓面。在磨床上裝夾方式是采用兩頂尖孔定位,雖在磨床上裝夾兩次,但兩次定位基準(zhǔn)都是兩頂尖孔,磨床上加工好后,兩頂尖孔和法蘭外圓面就是數(shù)車加工時的基準(zhǔn)面。在臥式加工中心或外圓磨床上加工好的工件在數(shù)控車床上兩種裝夾方案均采用一夾一頂方式,其加工精度都可得到保證,但此方案僅適用于小批量的生產(chǎn),且加工效率不高。

        2.2 采用專用夾具進行兩次裝夾

        采用專用的夾具裝夾,既能保證加工精度又能實現(xiàn)大批量的生產(chǎn),其效率也較高。

        2.2.1 專用夾具第一次裝夾凸輪軸

        在數(shù)控車床上第一次裝夾先采用兩頂尖定位方式,加工所有的外圓面和各槽,然后在加工好的法蘭外圓面上支撐中心架,加工左端面和孔,加工位置如圖2所示。此處使用頂尖定位的卡盤是專用夾具,其頂尖起定位作用,3個卡爪起夾緊作用,各個卡爪夾緊行程可不相同,最多可差別5mm。專業(yè)夾具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

        圖2 數(shù)車第一次裝夾加工工序

        圖3 專用卡盤

        2.2.2 專用夾具第二次裝夾凸輪軸

        在數(shù)控車床上第二次裝夾先采用一夾一頂定位方式,卡盤是軟爪,夾持在第一次裝夾加工好的法蘭圓面上,頂尖頂在第一次裝夾在卡盤端的中心孔上,加工所有的外圓面和各槽,然后在加工好的法蘭外圓面上支撐中心架,加工端面和中心孔,加工位置如圖4所示,這樣數(shù)控車床上兩次裝夾過程中加工精度都得到了保證。

        圖4 數(shù)車第二次裝夾加工工序

        3 裝夾方案的確定

        由于方案一需要增加一道工序去加工定位基準(zhǔn),而且凸輪生產(chǎn)線上的加工設(shè)備目前還不具備加工能力,因此決定采用方案二。方案二的專用夾具只需將原有的卡盤改裝就可使用。根據(jù)現(xiàn)有凸輪軸的結(jié)構(gòu)對其卡爪夾持范圍和頂尖孔的位置進行改造,改造后效果如圖3所示。為保證裝夾進度,在專用卡盤裝上數(shù)控車床后,調(diào)節(jié)3個安裝螺栓,確保頂尖上的跳動在0.02mm之內(nèi),然后擰緊3只螺栓上的放松螺母。第二次裝夾的軟爪也要在裝夾之前確認(rèn)其跳動在0.02mm之內(nèi),如超差也要對軟爪重新進行車鏜加工,確定其跳動在要求范圍之內(nèi)。

        4 結(jié)語

        凸輪軸數(shù)控車削加工過程中裝夾方案的選擇是難點,此次通過對其結(jié)構(gòu)的分析確定了合理的裝夾方案——專用夾具裝夾。選用該裝夾方案仍能保證定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一原則,確保凸輪軸在該工序中的加工質(zhì)量;利用該夾具可以省去加工定位基準(zhǔn)面的工序,只需對現(xiàn)有的夾具進行適當(dāng)改造就行,大大提高了加工效率,節(jié)省了加工成本,且可以進行大批量的生產(chǎn)。

        [1]夏煥金,陸忠民.凸輪軸凸輪型面車銑加工工藝的研究[J].機車車輛工藝,2010(5).

        [2]賈會會.數(shù)控加工工藝規(guī)程與夾具設(shè)計的問題研究[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2012,25(5).

        [3]李斯濱.數(shù)控加工工藝研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012(10).

        [4]楊建明.凸輪軸數(shù)控加工工藝研究[J].中國制造業(yè)信息化,2012,41(17).

        [5]趙勤德.凸輪軸的數(shù)控車削方法[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2012(6).

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