機床箱體孔的銑削加工工藝方案

近年來，隨著科學技術的快速發展，數控機床在中國機械工程行業得到了廣泛應用。它不僅解決了普通機床難以解決的許多加工難題,而且提高了加工精度和生產效率,同時也對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,是各類機器的基礎零件,連接了機器部件中的軸、套、齒輪等許多零件,并要求使之保持正確的相對位置。箱體零件一般結構復雜,其中對孔加工的要求較高。主要體現在以下幾方面:(1)孔徑精度。孔徑的尺寸誤差和幾何形狀誤差,會造成軸承與孔的配合不良。主軸孔的尺寸公差等級為IT6,其余孔為IT8~IT7。孔的幾何形狀精度未作規定的,一般控制在尺寸公差的1/2范圍內即可。(2)孔與孔的位置精度。體現在同一軸線上各孔的同軸度誤差、孔端面對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。主要孔對箱體安裝基面的平行度。可以看出,孔加工是箱體加工的關鍵。而近年來,隨著制造技術的快速發展和用戶要求的不斷提高,反鏜孔結構越來越多地出現在各種機械產品和箱體零件結構中。如圖1所示的箱體,材料為HT200鑄件。箱體內兩處同軸的Φ52mm和Φ47mm階梯孔1和2同軸度要求較高,在0.02mm以內,同時兩處階梯孔1和2的放置正好相反。此前,箱體的外表面已在普通機床上加工到尺寸,各孔已粗加工到Φ38mm尺寸。現對箱體上各孔進行鏜削加工,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,先對上面階梯孔分別進行鏜孔加工,然后讓工件隨工作臺旋轉180°(或掉頭裝夾)對下方階梯孔分別進行鏜孔加工。但這種加工方式增加了工件旋轉、夾具二次定位等加工輔助時間,同時存在工作臺旋轉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,先對上下兩階梯孔中的Φ47mm孔進行鏜孔加工,再對上階梯孔中的Φ52mm孔從上向下縱向進刀進行鏜孔加工,完成后工作臺不必旋轉,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刀進行鏜孔加工即可。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旋轉帶來的時間損耗和重復定位誤差,所以對箱體上孔的加工精度保證較好,效率較高。3反酶切削法(1)利用偏心鏜刀進行反鏜加工。按照圖紙利用工藝要求通過鉆削、擴孔加工出合格的通孔,接著換上偏心鏜刀進行反鏜孔的加工,在程序中利用反鏜固定循環指令來實現。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Q距離,來保證刀具各個部位不接觸通孔內壁,快速穿過通孔,然后刀具水平偏移,使刀具回轉中心與通孔中心重合;接著,刀具按照規定的切削速度向上進給,完成鏜孔工作;最后按照與下刀相反的路線退刀。至此,反鏜孔加工循環完成。在這種加工方式中,鏜刀可以根據需要設計成整體硬質合金鏜刀,或者焊接式硬質合金鏜刀。需要注意的是,采用該方法反鏜切削時,由于要進行讓刀運動,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,或反锪面的直徑與孔徑的比值相差較大時,那么,反鏜切削就無法實現。即使能夠進行反鏜切削,但由于刀桿剛性差,易發生振動,使加工面出現波紋,表面粗糙度值升高,加工精度變差,效率降低。(2)利用折疊刀片進行反鏜加工。該刀具的設計原理是,當需要反鏜加工時,主軸停轉,鏜刀刀片折疊到刀桿刀槽中,刀片處于閉合狀態。此時,整個鏜刀快速穿過事先預留的通孔并到達指定位置,鏜刀刀片從刀桿刀槽中打開,然后主軸正轉,刀片進入切削狀態,完成鏜孔的加工。鏜孔加工完成后,主軸停轉,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,單個孔的加工循環完成。目前刀片的打開和折疊有許多方法,簡單的可以手動完成,成本較低,也可以利用一些機械機構來實現,這些機構使得鏜刀桿結構變得復雜,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,要分別執行兩次暫停指令,以實現手工或機構打開和收回刀具。一般情況下,常用的暫停指令主要有G04和M00,前者可以通過設定一定暫停時間,來實現機床的暫停,到達時間后,機床自動恢復運行執行后面程序指令;后者是通過在程序中某一程度段單獨設置M00指令,程序運行到此段時,機床停止運行,該指令沒有時間限制,若不執行其他操作,則機床始終在該程序段執行暫停動作,若要使機床恢復運行,則需要按下機床“循環起動”鍵,此時使機床恢復運行,繼續執行后面程序。(3)利用旋轉刀片進行反鏜加工。該刀具的設計理念很先進,通過機床主軸的正反向轉動,利用物體的慣性原理控制刀片的展開與回縮。當機床主軸反轉時,刀片處于閉合狀態,此時整個鏜刀快速穿過事先預留的通孔,并到達指定位置,然后主軸正轉,依靠物體的慣性,將刀片甩出并展開,接著主軸在正轉的條件下達到切削位置,刀片進入切削狀態,完成背孔的加工。最后,主軸反轉,鏜刀收回刀片后,退離工件。至此,單個孔的加工循環完成。4旋轉角度旋轉刀G87(反鏜削循環)格式:G98G87XYZRQFG87循環中,X、Y軸定位后,主軸定向,X、Y軸向指定方向移動由加工參數Q給定的距離,以快速進給速度運動到孔底(R點),X、Y軸恢復原來的位置,主軸以給定的速度和方向旋轉,Z軸以F給定的速度進給到Z點,然后主軸再次定向,X、Y軸向指定方向移動Q指定的距離,以快速進給速度返回初始點,X、Y軸恢復定位位置,主軸開始旋轉。該固定循環刀具動作見圖4。在使用該固定循環時,應注意孔底移動的方向是使主軸定向后,刀尖離開工件表面的方向。這樣,退刀時便不會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,或者更換使用該固定循環的刀具時,應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刀尖方向不正確的情況,將會損壞工件、刀具甚至機床。另外該指令不能使用G99。由于受到移動量(Q值)的