從中國機加(jiā)工行業(yè)的(de)情況來看,通用設備仍占有舉足輕重的地位。由於高精度設備、精密儀器造價高,高精度零(líng)件的加工不可能(néng)都在精密設備(bèi)上完成(chéng)。因此,仍(réng)需掌握利用(yòng)通用(yòng)設備(bèi)加工高精度零件的方法(fǎ)。
1 高精度零件加工實(shí)例
利(lì)用(yòng)通用設備加工零件,往往采用常見加工方法就能滿足零件精度要(yào)求。但(dàn)對於高精度要求(qiú)的零件,要加工出符合要求的零件,就必(bì)須采用特殊加工方法。如(rú)圖1 所示(shì)的連接件,該零件雖然結構簡單,但某些尺寸精(jīng)度和位置精度要求較高,如: 兩個6 孔的間距(jù)為40 ± 0. 02,且(qiě)應沿軸9p6 的軸線對稱; 孔5H7 的位置(zhì)尺寸為43 + 0. 019 50,且要(yào)保證該孔軸線與6 孔軸線間的垂直關係。要加工出合格產(chǎn)品,就必(bì)須(xū)注意加工(gōng)的方式與方法。現以該零件為例,介紹一些(xiē)特殊加工(gōng)方法。
2 零件加工工藝分(fèn)析
從零件(jiàn)結構上分析,該(gāi)零件(jiàn)由尺寸相差較大的兩部分組成(chéng)。為(wéi)避免材料浪(làng)費,在零件強度允許的情(qíng)況下可(kě)采用焊接(jiē)的方(fāng)式使零件成形,各邊尺寸留一定的加工餘量,並在焊接後采用熱處理消除內應力。成形後軸9 外形及端麵(miàn)采(cǎi)用車削加工完成(chéng),考慮到對軸的尺寸精度、表麵粗糙度要求較高,且將(jiāng)作為後續工序的基準,在車(chē)削後安排一道(dào)磨(mó)削工序(xù)。矩形麵、孔、槽的加工可統一在立式(shì)銑(xǐ)床上完成。
3 保證零件精度的方法
該零(líng)件的所有工序中,銑削精(jīng)加工較難達到精度要求,在加工過程中必須注意加工的方式與方法。3. 1 52 × 16 矩形麵及(jí)6 孔的加(jiā)工在立式銑床上加工52 × 16 矩形(xíng)麵及兩個6 孔時,零(líng)件(jiàn)的裝夾方法如圖2 所示。為保證(zhèng)加工後矩形麵外形(xíng)正(zhèng)確,裝夾後一定要(yào)用百分表打表檢測零(líng)件長邊(biān)是否為水平放(fàng)置。該零件加(jiā)工難點在於: ①矩形麵與兩6 孔(kǒng)都應與軸9 的軸線對稱; ②兩6 孔間(jiān)距(jù)40 ± 0. 02 尺寸精度要求較高。
3. 1. 1 保(bǎo)證對稱要求
一般加工矩形麵及孔的方(fāng)法: 用基準工具或刀具等靠矩形麵的長邊及短(duǎn)邊(biān),找出矩形麵的中心位置,再以該位置(zhì)為基準加工矩形麵及兩6 孔。但對該零件不(bú)能采用此方法,原因在於加(jiā)工時(shí)沒有與(yǔ)軸9 結合起來,不能(néng)滿足矩形(xíng)麵與兩6 孔相對於9 軸線的對稱要求(qiú)。為達到此要求,在找中心時(shí)不應(yīng)找矩形麵的中心(xīn),而應找軸9 的軸心。通常作法為: 在機(jī)床主軸上安裝百分表( 若零件要求極高采用千分表(biǎo)) ,使百分表測頭靠在軸9 的圓柱麵上。旋轉主軸過程(chéng)中觀察百分表(biǎo)表盤內指(zhǐ)針跳動情況,若無跳動,表明主軸軸心與軸9 軸心重合,即找到了軸9軸心。當然,指針跳動是不可能完全消除的,應根據零件精度要求來控製指針跳動量大小。對稱度要求(qiú)越高,允許跳動量越小。
然而,該零件9 軸上端有一矩形麵,用上述方法找中心時,矩形(xíng)麵會(huì)擋住百分表無法正常檢測。為(wéi)解決此問題(tí),在找軸心時,可用一基準棒代替零件。
即先將基(jī)準棒安裝於卡盤上(shàng),利用百分表找(zhǎo)出基(jī)準棒(bàng)軸(zhóu)心位置,再卸下基準棒安裝(zhuāng)零件於卡盤(pán)上加工。采用此方法(fǎ)缺點是出現基(jī)準棒軸心與零件軸心不重合的定位誤差。卡盤定位精度(dù)越低,定(dìng)位誤差越(yuè)大。因此該方法對卡盤定位精度要求較高,最好使用軟爪裝夾。
3. 1. 2 保證孔距
加工兩孔時,常用的走(zǒu)刀路線如圖3( a) 、( b)所示。若采(cǎi)用圖3( a) 所示加工路線,由於機床(chuáng)存在一定反向間隙誤差,加工孔1 與加工孔2 的走刀方向不一致,將導致孔距40 ± 0. 02 不一定能滿足公差要求。采用(yòng)圖3( b) 所(suǒ)示走刀路線可消除反向間隙誤差,保證孔距尺(chǐ)寸精度(dù)要求。但圖3( b) 中,走刀路線1與2、3 方向相反,將使兩孔相對於9 軸(zhóu)線的對稱精度降低,在對稱度要求較高的情況下仍(réng)無法使用。該(gāi)零件可采用旋轉(zhuǎn)加工的方法,在加工完一孔後利用回轉工作台將(jiāng)零件(jiàn)旋轉180° 再加工另一孔。這樣,刀具在加工兩孔的(de)過程中沒有產生運(yùn)動,零件精度完全由(yóu)回轉精度來保證。而對回轉精度影(yǐng)響最大(dà)的是零件軸線與(yǔ)回轉工作台軸線間的重合度,在加工前一定要進行(háng)檢測。具體作法為: 將百分表固定於機床立柱,測頭靠在圓柱麵上,旋轉工作台,若百分表指針無跳動即(jí)表明零件軸線與回轉工作台軸線重合(hé)。
3. 2 孔5 的加工
3. 2. 1 裝夾方(fāng)法
在立式銑床上加工(gōng)孔5 時,零件軸(zhóu)線(xiàn)應水平放置,用(yòng)卡盤裝夾。若直接夾持52 × 16 矩形麵,由於可夾持長度較短且伸出部分較長,將導致(zhì)裝夾(jiá)不牢靠。為此,可製作圖4 ( a) 所示彈性軸套進行裝夾,軸套(tào)外徑略大於矩形麵寬度,內孔與(yǔ)軸9 為間隙配合。具體裝夾(jiá)方法如圖4( b) 所示(shì)。
3. 2. 2 裝夾定位
為保證孔(kǒng)5 軸線與孔6 軸線(xiàn)間的垂直關係,裝(zhuāng)夾(jiá)時一定要注意(yì)方向性(xìng)。針對(duì)該零件,隻要保證短邊垂直或兩孔中心連線水平即可(kě)滿足要求。具體方法有: ①利用角(jiǎo)尺檢測短邊是否垂直; ②將百分表測頭靠在短邊上,垂直移動百分表檢測短邊是否垂直; ③先將百分表測頭大致移到(dào)與孔6 最(zuì)低點(diǎn)等高處,再分別讀出百分表指針(zhēn)在兩6 孔最低點處的數值(zhí),若兩數(shù)值相同即表(biǎo)明兩孔中心連線水平。
這些方法中,方法①依靠操作者目測,定位精度最低,但操(cāo)作簡單、方(fāng)便,通常用於(yú)粗加工。方法(fǎ)②、③精度較高,但操作起來比方法①麻煩,通常用於半精加工與精加工。
該零件的精加(jiā)工(gōng)應采(cǎi)用方法(fǎ)③,而不能采用方法②。原因在(zài)於短邊隻有(yǒu)16 mm,打表長度有限,打表後定位精度仍無法保證(zhèng)。而采用方法③前,一定要保證用於打表的兩6 孔有較高的尺寸(cùn)精度及表麵粗糙(cāo)度。若兩孔直徑不一致或打表麵凹凸不平,都不能保證兩孔中(zhōng)心連線(xiàn)水平。
3. 2. 3 孔加工
加工(gōng)孔(kǒng)時,由(yóu)於對孔的粗糙度與尺寸精度要求較高(gāo),應采用(yòng)“點鑽—鑽孔(kǒng)—擴孔—鉸孔”的加工步驟,且鉸孔(kǒng)分兩次進行。此外,加工孔時一定(dìng)要保證主軸(zhóu)位於9 軸最高點的正上方,具體作(zuò)法(fǎ)為(wéi): 將百分表(biǎo)固定於機床主(zhǔ)軸,將測頭靠(kào)在圓柱麵上,前後移動主軸觀察(chá)指針擺動情況。指針擺動到最大值時,表(biǎo)明主軸位於最高點(diǎn)的正上(shàng)方。
該孔最難滿足的精度要求是位置尺寸43 + 0. 019 50 。
若按普通對刀加工方法進行,由於對刀誤差及間隙誤差等的存在,加工出零件將無法滿足要求。可采用百分表定位的方法。具體操作步驟為: ①如圖5 在工作台(tái)上左方安裝一基(jī)準(zhǔn)工具,其孔徑(jìng)為標準的15 mm ( 可選擇(zé)任何尺寸的標準孔) 。②將百分表安裝於主軸上,移動主軸使(shǐ)百分表測頭伸入標準孔內(nèi),旋轉主軸並調整其位置(zhì),找到標準孔中心( 旋轉主軸時表盤內指針無跳動(dòng)處) 將百分表表盤讀數歸零(líng)。此時表明指針指向零點時,測頭到主軸中心(xīn)的距離剛好為標準孔半徑7. 5 mm。③向右移動(dòng)主軸,使其測頭靠上A 麵(miàn)。④邊(biān)向(xiàng)左移動(dòng)主軸邊旋轉主軸,當(dāng)百分表指針最大讀數為0 時,表明主軸到A 麵距離為7. 5 mm。
⑤主軸再向左移動( 43 - 7. 5) mm 進行孔加工,便能保證(zhèng)孔位置尺寸43 + 0. 019 50 。該方法中,由於步驟④、⑤主軸移動方向相同,消除了機床的反(fǎn)向間隙,因此更能提高定位精度。
3. 3 槽的加工
為保證加工5 孔時的剛性(xìng),槽(cáo)的加工應安排在5 孔加工完成後進行。裝夾方法與加工(gōng)5 孔時一樣,采用鋸片銑刀加工。為保證粗糙度與尺寸精度要求,應采用粗、精加(jiā)工分開的加工方法。精加工時,為保證(zhèng)槽對稱(chēng)度要求,仍應采用旋轉加工方法(fǎ),即加工完一麵後將零件旋轉180°加工(gōng)另一麵的方(fāng)法。
4 小結
機床精度是加工出高精度零件的先決條件,但通(tōng)過使用合適(shì)的加工方法,可大(dà)大減小加工誤差,加工(gōng)出合格產品。針對不同零件選用(yòng)不同加工方法是非常重要的。通過上述連接件加工實例,可掌握各種不同的(de)加工方法,並在加工(gōng)中根據實(shí)際情況靈活應用,選擇最好的加工方法。
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