一、车铣复合加工的技术优势
与常规机械加工工艺相比,复合加工具有以下突出优势:
(1)缩短产品制造工艺链,提高生产效率;
(2)减少装夹次数,提高加工精度:
(3)减少占地面积,降低生产成本:
(4)缩短产品研发周期。
二、典型轴套零件复合工艺
(1)典型轴套零件技术分析
图1为典型轴套零件,材料为45钢,毛坯为棒料ф110mm×120mm,零件定位基准为中ф100f9的中心线和中ф35H7的中心线以及轴套的底端面。ф35H7对ф100f9的外圆有ф0.05mm的位置度要求;ф60mm孔底面对ф35H7有0.025的跳动量要求;2×ф15H7对端面C有0.05mm的平行度要求。零件尺寸标注完整,公差要求较高。
(2)机床及夹具选择
如果采用普通数控机床加工,需要多次装夹才能完成,占用多台数控车床和铣床或加工中心,导致数控工艺链较长且由于定位基准不重合,位置精度很难保证,加工效率低。考虑采用车铣复合加工机床完成,选择沈机的HTC2050Z车铣中心。数控系统为FANUC0i-TC,刀库容量为12把刀具,可以完成车、铣、钻、铰、攻丝等车铣复合加工内容。夹具选用该机床自带三爪卡盘。粗精基准选择为左端外圆和端面,首先车削出粗、精基准,如图2所示,并用三爪卡盘装夹定位。编程原点选择在右端面,X轴及Z轴正方向如图2所示。
(3)关键复合加工工艺方案拟定
轴套零件加工内容较多,按照基准先行,先粗后精及工序集中的原则,合理安排加工工艺方案如下:
首先完成粗精加工基准面,粗加工外圆柱Φ100mm→精加工外圆柱Φ100mm→粗铣平面至79.5mm→精铣平面至78mm→工件回转180°→打中心孔(2×Φ15H7)→扩孔至中Φ14.5mm→铰孔至Φ15H7→打中心孔(Φ35H7)→钻孔至Φ31mm→扩孔至Φ34mm→粗车孔至Φ34.5mm→精车孔至Φ35H7→粗车孔至中Φ59.5mm→精车孔至Φ60mm→打中心孔(2×Φ11)→钻孔至Φ11mm→扩孔至Φ17mm→打中心孔(2xM6-6H)→钻底孔至Φ5.8mm→攻丝至M6→切断,保证总长80mm。
三、合理设计加工工艺路线
(1)铣平面的走刀路线铣削平面时,为提高加工效率在XY方向上采用矩形环切的方式进行切削,Z方向按分层进行切削,层高为2mm。其走刀路线图如图3;
(2)车孔的走刀路线:内孔车削比外圆车削困难,为保证不发生撞刀,起刀点选在轴套零件的右端面外。内孔车削采用固定循环G71指令或G90内孔圆柱固定循环加工。其走刀路线如图4所示;
(3)钻孔的走刀路线孔加工固定循环要经过6个动作,即快速定位至初始点,快速定位至R点,孔加工,在孔底的相应动作(如暂停、刀具移位等),返回到R点平面(G99),孔加工完成后快速返回初始点平面(G98),如图5。轴套零件端面孔ф35H7及2×ф11mm的深度为80mm,2-M6底孔,深度为25mm,考虑采用分次钻削固定循环,选用深孔往复排屑固定循环G83指令完成钻孔。G83钻孔循环如图6。径向孔2×ф15H7中心不在工件回转轴线上必须切换为轴向和径向的动力刀具,切换动力刀具的指令代码如表1。操作机床前应首先按下“液压启动”,其次应该将机床的X轴、Z轴、回转轴、铣削动力轴回零,回零时应特别注意不能碰到尾座。回转轴回零时在MDI方式下输入C0,让其回到零点。速度轴和回转轴切换方式常用到M70、M71指令,根据轴套零件的加工需要,车削时用到M70,进行端面钻孔时输入M71切换到回转轴方式。另外,在车削外圆、内孔,端面钻孔后,需要切换到铣削动力轴,进行铣削平面、钻径向孔。切换方式为按下FANUC系统面板上的“车/铣”按钮进行车或铣削切换。