機(jī)床箱體孔的銑削加工工藝方案

機(jī)床箱體孔的銑削加工工藝方案

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在中國機(jī)械工程行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。它不僅解決了普通機(jī)床難以解決的許多加工難題,而且提高了加工精度和生產(chǎn)效率,同時(shí)也對(duì)一些典型零件的加工工藝提出了許多新的更高的要求。1孔的幾何形狀和位置箱體這一典型零件,是各類機(jī)器的基礎(chǔ)零件,連接了機(jī)器部件中的軸、套、齒輪等許多零件,并要求使之保持正確的相對(duì)位置。箱體零件一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其中對(duì)孔加工的要求較高。主要體現(xiàn)在以下幾方面:(1)孔徑精度?？讖降某叽缯`差和幾何形狀誤差,會(huì)造成軸承與孔的配合不良。主軸孔的尺寸公差等級(jí)為IT6,其余孔為IT8~IT7?？椎膸缀涡螤罹任醋饕?guī)定的,一般控制在尺寸公差的1/2范圍內(nèi)即可。(2)孔與孔的位置精度。體現(xiàn)在同一軸線上各孔的同軸度誤差、孔端面對(duì)軸線的垂直度誤差和孔系之間的平行度誤差,一般孔距允差為±(0.025~0.060)mm,而同一中心線上的支承孔的同軸度,約為最小孔尺寸公差之半。(3)孔和平面的位置精度。主要孔對(duì)箱體安裝基面的平行度?？梢钥闯?孔加工是箱體加工的關(guān)鍵。而近年來,隨著制造技術(shù)的快速發(fā)展和用戶要求的不斷提高,反鏜孔結(jié)構(gòu)越來越多地出現(xiàn)在各種機(jī)械產(chǎn)品和箱體零件結(jié)構(gòu)中。如圖1所示的箱體,材料為HT200鑄件。箱體內(nèi)兩處同軸的Φ52mm和Φ47mm階梯孔1和2同軸度要求較高,在0.02mm以內(nèi),同時(shí)兩處階梯孔1和2的放置正好相反。此前,箱體的外表面已在普通機(jī)床上加工到尺寸,各孔已粗加工到Φ38mm尺寸?，F(xiàn)對(duì)箱體上各孔進(jìn)行鏜削加工,可以采取如下所述的兩種加工方案。2兩孔加工方案2(1)加工工藝方案1。在臥式加工中心上放到裝夾,先對(duì)上面階梯孔分別進(jìn)行鏜孔加工,然后讓工件隨工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°(或掉頭裝夾)對(duì)下方階梯孔分別進(jìn)行鏜孔加工。但這種加工方式增加了工件旋轉(zhuǎn)、夾具二次定位等加工輔助時(shí)間,同時(shí)存在工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)使得兩孔加工同軸度精度較低。(2)加工工藝方案2。在立式加工中心上采用圖示位置立式裝夾,先對(duì)上下兩階梯孔中的Φ47mm孔進(jìn)行鏜孔加工,再對(duì)上階梯孔中的Φ52mm孔從上向下縱向進(jìn)刀進(jìn)行鏜孔加工,完成后工作臺(tái)不必旋轉(zhuǎn),然后采用“反鏜”孔的方法,即鏜削完Φ52mm孔后,鏜刀有效部位伸出已加工孔,然后松開鏜刀壓緊螺釘,將刀具反裝,通過“敲刀”和“試切”,使刀具有效切削直徑滿足下階梯孔Φ52mm孔尺寸精度要求,安裝好刀具后,使刀具從下向上縱向進(jìn)刀進(jìn)行鏜孔加工即可。此種方案加工上述兩階梯孔,由于不存在二次裝夾及工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)帶來的時(shí)間損耗和重復(fù)定位誤差,所以對(duì)箱體上孔的加工精度保證較好,效率較高。3反酶切削法(1)利用偏心鏜刀進(jìn)行反鏜加工。按照?qǐng)D紙利用工藝要求通過鉆削、擴(kuò)孔加工出合格的通孔,接著換上偏心鏜刀進(jìn)行反鏜孔的加工,在程序中利用反鏜固定循環(huán)指令來實(shí)現(xiàn)。刀具首先定位到孔的上方,刀具利用主軸定向功能定向,刀具向指定方向偏移加工參數(shù)Q距離,來保證刀具各個(gè)部位不接觸通孔內(nèi)壁,快速穿過通孔,然后刀具水平偏移,使刀具回轉(zhuǎn)中心與通孔中心重合;接著,刀具按照規(guī)定的切削速度向上進(jìn)給,完成鏜孔工作;最后按照與下刀相反的路線退刀。至此,反鏜孔加工循環(huán)完成。在這種加工方式中,鏜刀可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成整體硬質(zhì)合金鏜刀,或者焊接式硬質(zhì)合金鏜刀。需要注意的是,采用該方法反鏜切削時(shí),由于要進(jìn)行讓刀運(yùn)動(dòng),因此刀桿形狀一般類似橢圓形,而且僅能完成锪面直徑比較小的反鏜切削。因此該方法有很大的局限性。為了保證鏜桿剛性,如果孔比較小,反锪面的位置比較遠(yuǎn),或反锪面的直徑與孔徑的比值相差較大時(shí),那么,反鏜切削就無法實(shí)現(xiàn)。即使能夠進(jìn)行反鏜切削,但由于刀桿剛性差,易發(fā)生振動(dòng),使加工面出現(xiàn)波紋,表面粗糙度值升高,加工精度變差,效率降低。(2)利用折疊刀片進(jìn)行反鏜加工。該刀具的設(shè)計(jì)原理是,當(dāng)需要反鏜加工時(shí),主軸停轉(zhuǎn),鏜刀刀片折疊到刀桿刀槽中,刀片處于閉合狀態(tài)。此時(shí),整個(gè)鏜刀快速穿過事先預(yù)留的通孔并到達(dá)指定位置,鏜刀刀片從刀桿刀槽中打開,然后主軸正轉(zhuǎn),刀片進(jìn)入切削狀態(tài),完成鏜孔的加工。鏜孔加工完成后,主軸停轉(zhuǎn),鏜刀刀片再次折疊到刀桿刀槽中,鏜刀收回刀片后退離工件。至此,單個(gè)孔的加工循環(huán)完成。目前刀片的打開和折疊有許多方法,簡(jiǎn)單的可以手動(dòng)完成,成本較低,也可以利用一些機(jī)械機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn),這些機(jī)構(gòu)使得鏜刀桿結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜,成本增加,但是使用非常方便。使用這種刀具,在刀具的伸入后和加工完成退出前,要分別執(zhí)行兩次暫停指令,以實(shí)現(xiàn)手工或機(jī)構(gòu)打開和收回刀具。一般情況下,常用的暫停指令主要有G04和M00,前者可以通過設(shè)定一定暫停時(shí)間,來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的暫停,到達(dá)時(shí)間后,機(jī)床自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行執(zhí)行后面程序指令;后者是通過在程序中某一程度段單獨(dú)設(shè)置M00指令,程序運(yùn)行到此段時(shí),機(jī)床停止運(yùn)行,該指令沒有時(shí)間限制,若不執(zhí)行其他操作,則機(jī)床始終在該程序段執(zhí)行暫停動(dòng)作,若要使機(jī)床恢復(fù)運(yùn)行,則需要按下機(jī)床“循環(huán)起動(dòng)”鍵,此時(shí)使機(jī)床恢復(fù)運(yùn)行,繼續(xù)執(zhí)行后面程序。(3)利用旋轉(zhuǎn)刀片進(jìn)行反鏜加工。該刀具的設(shè)計(jì)理念很先進(jìn),通過機(jī)床主軸的正反向轉(zhuǎn)動(dòng),利用物體的慣性原理控制刀片的展開與回縮。當(dāng)機(jī)床主軸反轉(zhuǎn)時(shí),刀片處于閉合狀態(tài),此時(shí)整個(gè)鏜刀快速穿過事先預(yù)留的通孔,并到達(dá)指定位置,然后主軸正轉(zhuǎn),依靠物體的慣性,將刀片甩出并展開,接著主軸在正轉(zhuǎn)的條件下達(dá)到切削位置,刀片進(jìn)入切削狀態(tài),完成背孔的加工。最后,主軸反轉(zhuǎn),鏜刀收回刀片后,退離工件。至此,單個(gè)孔的加工循環(huán)完成。4旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)刀G87(反鏜削循環(huán))格式:G98G87XYZRQFG87循環(huán)中,X、Y軸定位后,主軸定向,X、Y軸向指定方向移動(dòng)由加工參數(shù)Q給定的距離,以快速進(jìn)給速度運(yùn)動(dòng)到孔底(R點(diǎn)),X、Y軸恢復(fù)原來的位置,主軸以給定的速度和方向旋轉(zhuǎn),Z軸以F給定的速度進(jìn)給到Z點(diǎn),然后主軸再次定向,X、Y軸向指定方向移動(dòng)Q指定的距離,以快速進(jìn)給速度返回初始點(diǎn),X、Y軸恢復(fù)定位位置,主軸開始旋轉(zhuǎn)。該固定循環(huán)刀具動(dòng)作見圖4。在使用該固定循環(huán)時(shí),應(yīng)注意孔底移動(dòng)的方向是使主軸定向后,刀尖離開工件表面的方向。這樣,退刀時(shí)便不會(huì)劃傷已加工好的工件表面,可以得到較好的精度和表面粗糙度。每次使用該固定循環(huán),或者更換使用該固定循環(huán)的刀具時(shí),應(yīng)注意檢查主軸定向后刀尖的方向與要求是否相符。如果加工過程中出現(xiàn)刀尖方向不正確的情況,將會(huì)損壞工件、刀具甚至機(jī)床。另外該指令不能使用G99。由于受到移動(dòng)量(Q值)的