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车铣复合车削中心前压盖的加工技术

2019-4-4 来源：广东省国防科技技师学院作者：郭柳林

摘要：本文主要介绍了车削中心主轴连接件前压盖的加工技术，通过对前压盖零件特点分析及加工工艺实践探索，解决了该零件的加工成本高、质量不稳定等问题，提高了生产效率，降低了生产成本，为企业获取更大的利润。

关键词：前压盖；工艺步骤；刀具；程序

1 、研究背景

车铣复合车削中心是以车床为基本体，并在其基础上进一步增加动力铣、钻、镗以及副主轴的功能，可以支持端面及径向的各种加工动作，使车削件需要二次、三次加工的工序在车削中心一次完成，从而让加工时间大大减少，不需要重新装夹，以达到提高加工精度的要求。

作为该机床中重要部件的前压盖（实物如图 1 所示），处于主轴与液压卡盘中间，衔接这两个部件，起到固定液压卡盘，保证液压卡盘与主轴的平行度、同轴度、圆跳动等位置公差和定位的作用，是提高加工精度的重要基础。因此，前压盖的内部形状较为复杂、小沟槽较多，且尺寸精度和形位公差要求较高，其中，个别尺寸精度高达±0.01mm，圆跳动位置公差高达 0.008mm，以往通过普通数控车床和通用刀具等加工工艺进行生产加工，虽然能保证零件精度，但不稳定，合格率低，生产效率低。

本文通过结合实际生产加工条件进行探索研究，最终改进了该产品的加工技术，以提高生产质量、效率。

图1 车铣复合车削中心前压盖实物图

2 、前压盖工艺分析

经查阅相关车铣复合车削中心装配图手册，前压盖是用于衔接主轴与液压卡盘，起到连接并保证液压卡盘与主轴的平行度、同轴度、圆跳动等位置公差和定位的作用。前压盖如图 2 所示，该零件外形尺寸较大，装夹加工较难，且右端内孔有三个小沟槽、端面两个4mm的端面槽，形状复杂。另外，左边两端面与 Φ170 外圆的位置公差为 0.008，Φ170 外圆尺寸精度±0.01，还有 Φ170 外圆端面表面粗糙度 0.8μm、Φ170 外圆面及 Φ222 左端面表面粗糙度1.6μm，这些位置公差、尺寸精度及表面粗度均较高，该零件加工完成后，还需调质T235，使零件具有良好的综合机械性能。此外，该零件的其他技术要求为：锐边倒棱；其余表面粗糙度为Ra6.3。

图2 前压盖零件图

3 、加工工艺步骤

3.1 毛坯的选择

根据该零件在机床中的作用，综合经济成本，45钢价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，所以选定该零件的毛坯材料为 45 钢，毛坯尺寸为 Φ225×50mm，由于该零件外圆和内孔尺寸较大，先将毛坯在C6146普通车床上开粗成如图3所示的半成品，其中，外圆尺寸Φ225mm×50mm，内孔尺寸为Φ140mm×25mm、Φ40mm。

图3 前压盖零件半成品图样

3.2 加工设备的选择

该零件的外形是轴类零件，因此适合在车床上加工，由于零件上既有切槽槽宽尺寸精度又有圆跳动位置精度，在普通车床上难以达到零件加工要求，而以往采用的普通数控车床加工该零件，其配置的三爪卡盘无法装夹，得重新更换较大尺寸的三爪卡盘，且加工该零件所需刀具数量较多，4 位电动刀架无法满足需求，以往的加工得常更换刀具，较为烦琐，同时要保证零件的圆跳动位置公差也较困难。所以，经综合考虑，选定G-210数控卧式车床加工该零件，其操作系统为发那科0i Mate-TD，最大加工直径为Φ300mm，有8工位液压刀塔、电动回转刀架，其 X 轴重复定位精度为 0.007mm，均满足零件加工要求，所以选定该机床才能保证零件的加工尺寸精度和表面粗糙度。

3.3 确定装夹方案

根据零件图样分析，该零件Φ170外圆面为各端面和内孔的形位公差基准，因此，须先加工左端及最大外圆，如图 4 所示，采用液压三爪卡盘反撑 Φ140 内孔进行加工。而加工右端各内也及内槽时，则如图5所示，采用液压三爪卡盘夹持外圆进行加工。

图4 加工左端装夹方法图5 加工右端装夹方法

3.4 刀具的选择

加工该零件内槽的刀具选择时，应该掌握好排屑及刀具耐磨性等参数，避免断刀、尺寸精度难控制等问题。本文根据机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素，适当选择高速和大切削用量切削，选择刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应，所以加工该零件时，主要选取以下刀具。

第一，平端面、外圆可选用93°WC-Co 的涂层机夹外圆车刀，粗车、精车笔者选择T01，为防止在进行端面切削时，刀具的主偏角与工件表面发生干涉（可用作图法检验），摆好刀具角度装夹，副偏角应选择 Kr′大一点的，取Kr′=40°。

第二，根据查阅《现代金属切削刀具实用技术》，加工切内槽 3~7mm，选用机夹切槽刀 3mm 刀宽，切内槽时由于零件中内端面槽宽 4mm、车削内端面槽一般都选刀宽4mm

，刀杆 10mm×10mm×60mm、材料为硬质合金和高速钢W18Cr V4R的切断刀。

第三，图 6 和图 7，是硬质合金和高速钢 W18Cr V4R的内端面槽切断刀，由于所加工的槽宽较小、排屑困难、容易断刀，所以，根据查找相关刀具角度资料及实践试验，最终选择如图8所示的刀具角度较为合理、实用。

图6 内端面硬质合金切槽刀

图7 内端面高速钢切槽刀

图8 内端面切槽刀角度

第四，根据查阅《现代金属切削刀具实用技术》，加工内孔时选用机夹内孔车刀。

3.5 切削用量的选择

根据切削用量原则、查阅相关刀具切削用量手册和机床实际状况，以及对该零件进行的工艺分析，选择以下切削用量。

3.5.1 背吃刀量的选择。

零件轮廓粗车循环时选ap=1.5mm，精加工时选 ap=0.3mm，内端面槽宽、内槽 ap=1.5mm 分别使用的指令是 G74、G75 进行加工，精车时选ap=0.1mm。

3.5.2 主轴转速的选择。

粗车时 n=600r/min，精车时 n=800r/min，切内端面槽时由于使用的是高速钢W18Cr V4R的切断刀，而零件直径也较大，所以实际中加工时选用转速n=60r/min，切内槽时使用的是硬质合金机夹刀具，选用转速n=400r/min。

3.5.3 进给速度的选择。

切内端面槽时选用 F=0.05mm/r，切内槽时选用F=0.08mm/r。

3.6 确定加工工艺

前压盖的数控车削工艺主要内容有工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度，其具体参数见表1。

4 、前压盖加工程序编制

由于G-210数控卧式车床是采用后刀架右偏刀，正、反转与常用数控车床转向相反，因此，编制程序时注意指令M4为主轴正转。零件左端内、外轮廓的车削加工程序如表

2所示，右端内孔、内槽的车削加工程序如表3所示。

5 、结语

经过加工工艺分析、选择先进的加工设备、改善装夹方案、手工磨制内端面切断及编程操作加工，最终改进后的加工技术良好，批量生产的产品质量有保证，产品合格率达到 99%，加工时间比以往减少了 30min，切槽刀和切断刀的使用寿命比以往延长 1 倍，零件的加工工序较集中，减少了装夹次数，提高了位置公差，降低了加工成本，生产效率也得到了很大的提高。