羅平爾，顧 濤

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州215000）

車(chē)銑復(fù)合零件的加工，不是簡(jiǎn)單的車(chē)銑結(jié)合，需要考慮加工先后次序和裝夾方案，以保證精度。以注塑機(jī)中的一個(gè)零件——連接環(huán)為例，分析車(chē)銑復(fù)合的數(shù)控加工工藝。該零件整體外形為一圓盤(pán)狀，上有外圓、內(nèi)孔、端面、沉頭孔、螺紋孔、U形開(kāi)口槽等特征，圓盤(pán)中間有一組臺(tái)階孔，圓盤(pán)端面有一圈圓周孔和一組開(kāi)口U形槽，是典型的車(chē)銑復(fù)合零件，且內(nèi)孔的加工精度要求較高，零件端面上的圓周孔和U形槽加工精度一般。

1 圖樣分析

連接環(huán)零件圖樣如圖1所示。零件材料為AISI 1045，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可知AISI 1045為美國(guó)材料牌號(hào)，對(duì)應(yīng)國(guó)內(nèi)牌號(hào)為45#鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，加工性能好，加工變形小。連接環(huán)主要加工內(nèi)容見(jiàn)表1.

圖1 連接環(huán)零件圖

表1 加工內(nèi)容

此連接環(huán)的主要加工難點(diǎn)為Φ135h7外圓直徑和Φ70H7內(nèi)孔，此外端面上的孔和外圓內(nèi)孔需要使用不同的機(jī)床類(lèi)型加工，需要車(chē)銑復(fù)合加工。

2 制定工藝路線

根據(jù)零件尺寸和機(jī)床性能，并考慮零件裝夾要求，選用直徑140 mm長(zhǎng)度為26 mm的棒料作為毛坯。此零件分3次裝夾，選用棒料做毛坯，第一次使用數(shù)控車(chē)床完成外圓，內(nèi)孔的加工，第二次使用數(shù)控車(chē)床完成零件總厚加工，第三次使用加工中心完成沉孔、螺紋孔、U形槽的加工。

（1）備料45#鋼棒料，Φ140mm×26 mm.

（2）鉆孔鉆Φ40孔。

（3）車(chē)外圓內(nèi)孔三爪卡盤(pán)裝夾，車(chē)端面、外圓、內(nèi)孔。

（4）車(chē)總厚三爪卡盤(pán)裝夾，車(chē)端面，保證總厚。

（5）打孔銑槽：三爪卡盤(pán)，打沉孔，螺紋孔，銑U形槽。

3 夾具選用

零件分3次裝夾，加工左端時(shí)，以毛坯外圓作為基準(zhǔn)，選用三爪卡盤(pán)和軟爪裝夾，零件伸出量為21 mm，裝夾簡(jiǎn)圖如圖2所示。加工右端時(shí)，采用已經(jīng)加工完畢的Φ135H7 mm外圓作為定位基準(zhǔn)，選用三爪卡盤(pán)+軟爪裝夾，為保證已經(jīng)加工完畢的Φ135h7 mm外圓表面不被夾傷，可以在裝夾部位墊銅皮，裝夾簡(jiǎn)圖如圖3所示。在加工端面上的孔時(shí)，采用已經(jīng)加工完畢的Φ70H7 mm內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，選用三爪卡盤(pán)+反爪裝夾，為保證已經(jīng)加工完畢的Φ70H7內(nèi)孔表面不被夾傷，可以在裝夾部位墊銅皮，裝夾簡(jiǎn)圖如圖4所示。

圖2 加工右端裝夾

圖3 加工左端裝夾

圖4 銑削加工裝夾

4 刀具和切削用量選擇

（1）外圓刀及切削用量的選擇[1]

外圓加工分粗精加工，選用SANDVIK系統(tǒng)刀具，根據(jù)加工內(nèi)容，選擇DCLNL2020M09刀桿，為與刀架相匹配，使用菱形刀片，分別選擇CNMG090408-PR和CCMT090404-PF刀片，CNMG090408-PR刀尖R角略大，刀具強(qiáng)度高，刀尖鋒利程度低，適合粗加工，CCMT090404-PF刀尖R角小，刀具強(qiáng)度低，刀尖鋒利程度高，適合精加工。由于本零件的外圓較大，所以粗車(chē)轉(zhuǎn)速選擇轉(zhuǎn)速600 r/min，以保證線速度不會(huì)過(guò)大。根據(jù)粗車(chē)盡可能快地去除多余的材料的原則，結(jié)合SANDVIK刀具手冊(cè)，選擇切深2.5 mm，進(jìn)給0.25 mm/r.精車(chē)為保證表面粗糙度兼顧效率，選擇轉(zhuǎn)速600r/min，切深2.5 mm，進(jìn)給0.25 mm/r.

（2）內(nèi)孔車(chē)刀及切削用量的選擇

一般而言，車(chē)削內(nèi)孔時(shí)，必須現(xiàn)在棒料上打預(yù)孔，預(yù)孔尺寸盡可能大，一般以小于零件圖上最小內(nèi)孔3~4mm為最佳。但是，本零件的最小孔徑較大，由于選用的機(jī)床限制，所能安裝的鉆頭最大為Φ40mm，只能鉆削Φ40 mm的孔，故最終預(yù)孔孔徑為Φ40 mm.根據(jù)預(yù)孔孔徑，選擇20M-SCLCR06的刀桿，該刀桿直徑較粗，剛性較好。

內(nèi)孔直徑相對(duì)外圓較小，轉(zhuǎn)速可以適當(dāng)加大。車(chē)削內(nèi)孔時(shí)，由于切削條件較差，而且內(nèi)孔刀刀桿一般比外圓刀刀桿剛性低，所以車(chē)削內(nèi)孔的切削深度要比車(chē)削外圓小。所以，本零件粗車(chē)內(nèi)孔時(shí)，選擇轉(zhuǎn)速1 500 r/min，切深 2 mm，進(jìn)給 0.2 mm/r.選擇轉(zhuǎn)速1 800 r/min，切深0.3 mm，進(jìn)給0.1 mm/r.

（3）沉頭孔加工刀具及切削用量的選擇

沉頭孔為安裝螺栓用的，精度要求不高。所以采用鉆孔完成，首先采用R840-0500-30-A0A型號(hào)的鉆頭，鉆Φ6mm的通孔。由于鉆頭直徑較小，查閱SANDVIK刀具手冊(cè)，采用轉(zhuǎn)速 1 500 r/min，切深6 mm，進(jìn)給 320 mm/min.然后選用 R216.32-15030-AC10P型號(hào)的平底鉆，鉆Φ15mm的沉頭孔，可以節(jié)約銑削的時(shí)間，提高加工效率。由于鉆頭直徑較大，根據(jù)切削用量手冊(cè)，采用轉(zhuǎn)速800 r/min，進(jìn)給80mm/min.

（4）U型槽加工刀具及切削用量的選擇[2]

加工U型開(kāi)口槽時(shí)，可以采用與U型槽等直徑的刀直接加工，也可以采用比槽寬小的刀加工。采用與U型槽等直徑的刀直接加工的優(yōu)點(diǎn)是效率高，編程方便，缺點(diǎn)是尺寸由刀具決定，不能通過(guò)程序調(diào)整；采用比槽寬小的刀加工的優(yōu)點(diǎn)是尺寸可以由程序決定，調(diào)整方便，缺點(diǎn)是效率相對(duì)低?？紤]到U型槽的公差為0.1，為了保證U型槽的加工精度，不能采用Φ10 mm的立銑刀直接加工，需要用小于Φ10mm的銑刀，編程銑削外形來(lái)保證，又考慮到刀具的剛性和加工效率，故采用Φ8 mm的立銑刀，型號(hào)為R216.32-08030-AC10P，查閱SANDVIK刀具手冊(cè)，采用轉(zhuǎn)速3 200 r/min，切深2mm，進(jìn)給800mm/min.

（5）螺紋孔加工刀具及切削用量的選擇

M6螺紋的加工，Φ5mm的鉆頭鉆底孔，然后選擇M6×1的絲錐攻絲，攻絲的時(shí)候，需要保證進(jìn)給量=轉(zhuǎn)速×螺距，所以轉(zhuǎn)速1 000 r/min，進(jìn)給1 000mm/min.

5 加工總結(jié)

本零件在加工工藝設(shè)計(jì)中的特殊之處，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）靈活應(yīng)用了三爪卡盤(pán)。三爪卡盤(pán)是一種應(yīng)用廣泛的通用夾具，不但可以用在車(chē)床上，也可以用在銑削加工中心上，三爪卡盤(pán)可以使用正爪來(lái)夾持外圓，也可以使用反爪來(lái)夾持內(nèi)孔，保證了多次裝夾的同軸度。

（2）在加工此連接環(huán)圓周上的U型開(kāi)口槽時(shí)，采用比槽寬小的刀加工，以較好地保證精度。

6 加工建議

在銑削加工中心上對(duì)圓形零件進(jìn)行對(duì)刀時(shí)，因?yàn)橥鈭A已經(jīng)加工到位，所以可以使用機(jī)械式尋邊器。使用機(jī)械式尋邊器對(duì)圓形零件進(jìn)行尋邊時(shí)，在尋X方向時(shí)，要保持Y軸坐標(biāo)不變；在尋Y方向時(shí)，要保持X軸坐標(biāo)不變。

7 結(jié)束語(yǔ)

車(chē)銑復(fù)合零件的加工，主要需要考慮車(chē)床和銑床的裝夾問(wèn)題。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，車(chē)銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床的使用將越來(lái)越普遍，車(chē)銑復(fù)合零件加工時(shí)，可以有效減少零件的人工裝夾和搬運(yùn)時(shí)間，提高效率[3]。

[1]曹智梅.淺談圓錐體的切削加工[J].機(jī)電工程技術(shù)，2007，（12）：103-105.

[2]鄧朝暉，姚田森.加工中心一次走刀立銑切削參數(shù)優(yōu)化的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005，（5）:99-101.

[3]李德珍，李憲凱.五軸車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].航空制造技術(shù)，2009，（12）:47-50.