论文《半轴加工工艺技术改进措施》-仁创编译转载

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　　摘要：由于半轴设计精度要求高，且受结构影响，其加工精度难以保证。从改变加工刀具、优化装夹方式、降低环境影响等几个方面进行改进，提高半轴零件的加工精度。

　　关键词：夹具;加工工艺;刀具;让刀

　　半轴是我公司ZJ118型卷接机组SE部分刀盘的核心部件，它既是一个支撑件又是一个进刀动力的执行件。半轴在设计和制造上有很高的要求，如同轴度、对称度、垂直度，其制造精度直接影响刀盘烟支切割功能的实现。ZJ118的半轴在实际加工过程中的合格率仅为60%，且在加工中使用的专用刀具成本大。

　　1零件结构介绍

　　半轴零件结构如图1所示。外形尺寸为184×116×80，零件材料为45#钢。零件形位公差要求高，其极易超差。

　　2零件公差尺寸超差原因分析

　　2.1加工刀具选用不合理

　　分析半轴零件容易超差的三处关键形位公差，Φ14H7、Φ25H7、Φ32H7及1160-0.2上下两面都在加工中心工序加工成。经过对加工后的不合格品展开分析，发现两Φ14H7孔同轴度数值变化较大，分析原因为Φ14H7孔在加工过程因刀具磨损造成轴线偏移导致。Φ14H7孔分为两段，该孔原加工方法为使用Φ12与Φ13的钻花粗加工，再使用Φ13.5、Φ13.8、Φ13.9、Φ13.95的半轴专用合金立铣刀进行半精加工，最后使用Φ14H7的铰刀加工成。使用这种方法加工时，在全新的合金立铣刀加工8~10件左右的半轴之后，继续使用该刀具加工的该孔开始出现轴线偏移的现象，加工第9件之后孔轴线偏移量总体呈逐渐增大的趋势，最大达到0.016mm。经过分析认为，因刃口磨损的合金立铣刀和铰刀无法完全修正钻花在钻Φ14H7底孔时的轴线偏移，导致加工出的Φ14H7孔不正，进而导致多处形位公差超差。这种加工方法对合金立铣刀的刃口锋利程度要求非常高，导致合金立铣刀更换频率高，加工成本大。

　　2.2装夹方式不合理

　　半轴零件在加工中心工序现采用组合夹具利用工件左部外圆及左端面装夹定位，零件右部因其结构原因刚性差，加工时振动较大，影响1160-0.2上下两面及Φ32H6孔的加工精度，导致形位公差超差。

　　2.3受外部环境影响大

　　随着加工车间环境的温度变化，机床的零点会有一定的无规则漂移，现有加工中心设备的零点随温度变化零点漂移量可达0.02mm。半轴需要回转工作台在四个方向加工，因此机床零点的漂移造成的误差将会成倍扩大，影响各尺寸与公差。

　　2.4零件结构易变形

　　分析形位公差超差的半轴不合格品发现，1160-0.2上下两面与Φ14H7轴线的距离无规则的变动。由半轴三维图我们可以看到，1160-0.2上下两面位置工件厚度非常薄，最小仅为2.82mm，且该处结构为两相对张开的斜面结构，在加工过程中及加工之后都非常容易变形。1160-0.2上下两面的加工工艺为：粗加工工序加工1160-0.2至115.6mm，半精加工加工1160-0.2至115.8mm，再精加工成，所用的刀具都为Φ50刀盘。经分析，加工过程中的让刀导致该公差易超差。(1)刀具磨损造成的让刀：刀具磨损是切削加工中最基本的命题之一，在加工过程中，刀具的磨损不可避免。在半精加工和精加工1160-0.2时，因加工处刚性不足，导致在加工刀具轻微磨损时就能发生明显的让刀。(2)切削速度过快导致的让刀：在铣该两面时，因进给速度值过高，导致单齿切削量增大，切削力也随之增大，工件刚性不足产生让刀。

　　3工艺措施

　　3.1重新选用加工刀具

　　针对Φ14H7孔加工时出现轴线偏移这个问题，选用具有轴线偏移修正功能的精镗刀来半精加工Φ14H7孔。考虑到Φ14H7孔较长，如果粗加工时该孔轴线偏移严重，那么镗刀在镗远端的孔时依然会让刀。所以选用Φ13.9的加长精镗刀通过回转工作台来两头加工Φ14H7孔成Φ13.9，消除轴线偏移;再选用Φ13.95的加长精镗刀来一头加工Φ14H7孔成Φ13.95，消除两端Φ14H7孔因机床工作台回转产生的回转误差，最后铰孔成。该加工方式将之前使用的更换频繁的昂贵整体硬质合金立铣刀改用更换刀片的加长镗刀，能大大节约加工成本。

　　3.2优化装夹方式

　　根据半轴零件的外形及加工要求设计专用的夹具。具体结构见图2。利用半轴球面与左部外圆定位，利用工装上的螺孔通过合适大小的压板压紧。同时需要防止因压紧力过大造成工件的变形量过大：装夹时需校表装夹，在压紧工件的同时，利用千分表检查工件上表面跳动，保证该跳动小于0.015mm。通过机床测头校正工件角度与零点。这样能保证最大的装夹接触面积，且大幅度的提高零件右端结构的刚性。Φ14H7、Φ25H7、Φ32H7及1160-0.2上下两面等能在一次装夹中完成加工，防止多次装夹造成的误差。

　　3.3降低外部环境影响

　　为消除车间温度变化造成的机床零点漂移产生的误差，要求机床操作者在车间温度变化小于1℃时在精加工之前需校正机床的回转中心。若车间温度变化超过1℃，操作者必须在每件半轴加工之前校正一次机床回转中心。在装夹工装时，也需尽量将工装球面与孔的轴线位置靠近工作台的中心线，降低零点漂移造成的影响。

　　3.4优化加工程序

　　因刀具磨损无可避免，且经常更换刀具成本大，所以考虑在精加工1160-0.2后利用机床测头测量1160-0.2上下两面与Φ14H7轴线距离的实际尺寸，对距离较大的面再一次加工至两面与Φ14H7轴线距离相等。同时，优化加工工艺参数，对于精加工选用尽量高的转速，较小的进给速度。具体加工程序如下：用测头测量两面与孔轴线的距离，将两数值分别存储在G521与G522的精测值中，并分别赋值于R21与R22。比较R21与R22的大小，根据比较的结果加工距离大的面，以满足设计要求。

　　4结语

　　通过现场的实际加工、应用表明，该方案可行，解决了半轴加工部分形位公差超差的问题，提高了半轴机加合格品率。

　　参考文献：

　　[1]王茂元.金属切削加工方法与设备[M].北京：高等教育出版社，2003.

　　[2]郑修本.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2011.

　　作者：夏星 单位：常德烟草机械有限责任公司

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