【正文】 技師專業(yè)論文 工種：加工中心操作工（ FANUC 臥式加工中心 TH6580X80 型） 題目： 加工中心結(jié)合專用夾具在床頭箱體中的應(yīng)用 1 加工中心結(jié)合專用夾具在床頭箱體中的應(yīng)用 摘要 床頭箱體是機械式車床上的重要零件，其加工質(zhì)量的好壞將直接影響到機床的使用效果。其外觀參考實物圖。以往床頭箱體外側(cè)孔系加工是在鏜床和鉆床上完成、軸承鏜孔和連接孔的加工，生產(chǎn)效率低且加工質(zhì)量難以保證，為解決上述問題，我們采用本廠制造的 TH6580X80 臥式加工中心結(jié)合精心設(shè)計的夾具進行床頭箱體加工，取 得了很好的應(yīng)用效果。 不但精度能夠保證，而且生產(chǎn)效率也顯著提高，為工廠創(chuàng)造了可 觀的經(jīng)濟效益。 參考實物圖 關(guān)鍵字： 加工中心床頭 正文 零件工藝過程分析及工序安排 箱體類零 件具有以下幾個特點： 第 一是加工內(nèi)容多，需 要 頻繁更換 刀具 ，而且刀具在選擇上也是十分的講究 ； 第 二是 生產(chǎn) 加工 的 精度要求高， 如果 采用普通機床 進行 加工 ，質(zhì)量難以保證，而且 由于 加工工藝流 程長， 工件 周轉(zhuǎn)次數(shù)多，生產(chǎn)效率難以提高； 第 三是 床頭箱體孔系位置 形狀復(fù)雜， 而且 大部分為殼體， 體積較大， 較難裝夾 。 如果采用數(shù)控加工中心進行箱體加工，憑借加工中心自身的 精度 高 和加工效率高、剛度好和自動換刀的特點。只要制定好 完善的加工工藝流程，設(shè)計出 合理的專用夾具和 選擇好加工 刀具， 編輯出合理完善的加工程 2 序， 就完全可以解決上述 在加工生產(chǎn)實踐中所遇到的 問題。鑒于我們使用的 設(shè)備為雙工作臺，因此，我們將該工件 分兩個工作臺交替加工，因為床頭箱體六個面都需要加工，所以，在第一組夾具中加工兩端面鏜孔及各個法蘭螺紋孔，還有后背方窗及前端置口，在第二組夾具中加工上面置口 螺紋孔及底 面鉆眼和反劃。這樣可以體現(xiàn)加工中心雙 工作臺在加工中的優(yōu)勢， 根據(jù)上述工序安排，設(shè)計相應(yīng)的專用夾具。 毛坯準備 工件裝夾到 加工中心 上的前期準備工序由其它設(shè)備來完成，如示意 圖 A 上 底 面及外觀毛坯 面的粗加工，放在普通機床上加工， 兩端鏜孔面和前后兩面及上口面由普通銑床統(tǒng)一加工，斜面處由刨床統(tǒng)一刨出， 底面由大型數(shù)控磨床來 統(tǒng)一 加工。 這樣 第 一是減少了大余量加工造成的熱變形； 第 二是為 加工中心提供了必要的定位基準；三是提高了 加工 的生產(chǎn) 效率。外觀 加工 完后，以 底 面為基準 (與加工中心加工時基準一致 )將工件 放在普通鏜床 上， 進行粗鏜。再由大型數(shù)控磨床精磨出底面基準。 示意圖 A 第一組 夾具的設(shè)計和使用及加工工藝過程 3 位銷 夾具示意圖 1 工藝過程及 第一組 夾具的結(jié)構(gòu)和使用 批量的機械加工少不了工裝，不僅提高了工件加工精度、減輕了勞動強度，更主要是極大提高了工效。如法蘭螺孔的加工，如不采用工裝加工，每件需要劃線、打樣沖，鉆孔的孔間精度還難以保證。因此，一套設(shè)計合 理，結(jié)構(gòu)緊密的工裝夾具的作用不容小視。而工藝流程更加重要。比如說，鏜孔，可以先精鏜孔再倒角，我就可以說，這樣做倒角刀用久了磨損，倒角會有毛刺，孔的公差是好的，但是穿軸不過，那樣我就把工藝調(diào)整一下，先倒角再精鏜。又比如，加工一個大孔和大孔圓周分布的小孔，一般先做完大孔再鉆圓周上的小孔，我就說這樣做了，鉆孔時候是深孔鉆，冷卻不夠良好，容易發(fā)熱，由于熱漲冷縮，使孔徑變小了，不在公差范圍之內(nèi)，所以制定一套好的工藝流程也相當(dāng)重要。本工件 工序的主要加工工藝是幾組軸承孔的鏜削加工。 按照前文所述， 為提高 床頭箱體的 加工質(zhì)量和 生產(chǎn) 效率，針對該 工件在加工中心上 工序的加工特點設(shè)計了一套專用夾具 見夾具示 4 意圖 1，該夾具由 3. 定位墊鐵及工作臺夾緊螺栓 組成。 由于本人所加工的床頭工件的實際尺寸要比加工中心的工作臺大，因此這套夾具的實際尺寸是按照工件的實際尺寸來設(shè)計的，所以 需要將夾具固定到加工中心的工作臺上。同時也保證該夾具固定到工作臺 上之后不超范圍，即換臺時不刮碰到 換臺門，旋轉(zhuǎn)時不刮碰到機床防護罩。 使用時，工件 底面平放在四個高度可調(diào)的定位 墊鐵 3 組成的平面上，夾具上有兩個彈性定位 銷 4 與工件 配合，即形成一個典型的一面兩銷定位，定位銷 4 設(shè)計成彈性的，這是因為工件基準孔為毛基準，其鑄造孔徑是不規(guī)則的，由于定位銷具有彈性，即使孔徑變化，工件表面仍然能夠靠平在 4 個定位銷組成的平面上，從而使工件能夠快速初定位。 然后用調(diào)整螺栓將工件左右縫隙頂嚴，這是因為工件較大靠人工在工作臺上敲來敲去，即費時又費力，這幾個螺栓用一個小扳手就可以搞定。然后夾緊壓板。 底板 6 的四面為高精度垂直面，是為夾具在工作臺上找正用的。 該夾具為采用孔系組合夾具，可快 速拼裝和調(diào)整，并具有定位精度高，加緊牢固可靠，適合 批量 品 種的生產(chǎn)特點。 夾具 校正 在主軸上吸上磁力表座，當(dāng)然表座上要有千分表，將工作臺處在機械零度位置，用手輪將千分表延夾具底板 6 的一邊找正，反復(fù)找正以減少誤差。然后固定 3 中的一個螺栓，注意不要用太大的力 ，接下來用千分表找正 3 上的可調(diào)墊鐵 ，將四塊墊鐵找正在同以平面內(nèi)，反復(fù)找正以減少誤差。然后放上工件夾緊壓板。 5 建立第一組夾具的工件坐標(biāo)系 夾具找正 后，需要 建立第一組夾具上工件的工件坐標(biāo)系。 設(shè)定工件 A 面坐標(biāo)系 為 G54， B 面坐標(biāo)系位 G55，選擇功能開關(guān)至手動輸入位置 (MDI)，讓工件 A 面面向主軸，調(diào)出刀庫中的檢棒，用 手輪將檢棒靠近 A 面用量 塊塞緊，測出 A 面 Z 向坐標(biāo)值，輸入 G54 坐標(biāo)系。 X、Y 向坐標(biāo)值可利用圖紙結(jié)合機床原始機械坐標(biāo)值通過計算得出，然后輸入 G54 坐標(biāo)系。同樣 B 面的 X、 Y 坐標(biāo)值依據(jù)此方法得出，輸入 G55坐標(biāo)系。下面應(yīng)注意 G55 面 Z 向坐標(biāo)值的確定，此坐標(biāo)值應(yīng)利用圖紙結(jié)合機床工作臺的原始機械原點計算得出，這樣得出的 A、 B 兩面間的距離比較準確。同樣， C、 D 兩面定為 G56 和 G57，坐標(biāo)值同樣依照上面方法利用圖紙結(jié)合機床機械坐標(biāo)算出。 A、 B 間距離的計算公式為： L=2HAB 其中 L 為 AB 間距離， H 為機床工作臺回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo) 值的絕對值 ， A 為 A 面 Z 向坐標(biāo)值的絕對值 ， B 為 B 面 Z 向坐標(biāo)值的絕對值。 第二組夾具的設(shè)計和使用及加工工藝過程 夾具示意圖 2 夾具的找正和第一組夾具相同 6 該工序的主要加工工藝是上口頂蓋 E的螺紋孔加工及底面 F起固定作用的 22 孔加工，難點在 幾個 22 孔的反劃，需要 用到 機用反劃 刀具實現(xiàn)自動反劃，其危險系數(shù)較高，難度較大。 加工 此工序的專用夾具 見夾具示意圖 2， 主要是由 構(gòu)成，找 正后緊固在 第二號 工作臺上。具體使用方法是：工件加工好的 A 面平放于 第二 號工作臺專用夾具的墊 鐵 2 上，并以夾具上兩個定位銷 3為定位基準插入工件上 在 上道工序已加工好的 兩 個孔中，由于孔的形位精度和尺寸精度較高，這樣就可以將工件精確定位在夾具上，同時用墊 鐵 2 上的 4 個螺栓與其余 4 個孔配合，上緊螺母，為提高裝夾剛度，再用夾具上 4 個壓板 1 壓緊工件，這樣就將工件牢牢地固定在夾具上。調(diào)出相應(yīng)加工程序， 執(zhí)行程序即可加工箱體工序 2 的各加工要素了。夾具再設(shè)計時嚴格確保了夾具中心、側(cè)面基準與工作臺中心、側(cè)面基準高度一致，這樣 兩 個定位銷的中心就可以看作為工作臺的中心，通過采用 兩 個定位銷精確定位，工件裝夾后，工件中心與工作臺中心基本重合，工件在加裝后就不需要進行校正了，從而提高了工件的定位精度和加工效率。 該工序有 兩 個加工面，因此，工件坐標(biāo)系分別確定為 G5 G59，其數(shù)值計算參見上文。不同之處在于鉆底面孔時為毛坯面 R 的安全高度應(yīng)在 10 左右比較適合。這樣即安全又不浪費時間。 程序編制 加工中心具有自動換刀裝 置，能在工件一次裝夾自動完成銑、鉆、鏜、鉸、攻螺紋等工序，具有高生產(chǎn)力和質(zhì)量穩(wěn)定性的特點。為充分 7 發(fā)揮加工中心高效率、多功能的特點，應(yīng)在加工程序設(shè)計上注意工序的劃分和工藝方法的合理性，它直接關(guān)系到加工中心的使用效率、加工精度、刀具數(shù)量和經(jīng)濟性等問題，盡量做到工序集中、工藝路線最短、機床停頓時間和輔助時間最少。設(shè)計程序時，應(yīng)將一次換刀作為一個工步，并注明加工內(nèi)容和要保證的尺寸要求。工步與工步之間增加 M01 指令，與機床上的 OPTIONAL STOP 開關(guān)配合使用，機床換刀后停止運行，可檢驗換刀的準確性，以對程序進 行充分驗證，批量加工時只需將 OPTIONAL STOP 開關(guān)關(guān)閉，程序仍執(zhí)行連續(xù)運行模式。粗銑平面時，加工余量較大，工件會產(chǎn)生較大的熱變形，應(yīng)將粗、精銑分開，使零件能夠充分冷卻。設(shè)計鉆孔程序時，應(yīng)考慮孔的加工精度要求，對于精度要求一般的孔加工，可以不使用中心鉆預(yù)鉆。鑒于鉆孔后還要攻絲，因此，可將各孔位置編成子程序，采用 M98 指令呼叫到主程序中，即可方便的重復(fù)使用，又可減少編程 時坐標(biāo)的錯誤。 考慮到安全經(jīng)濟的問題 ，螺孔全部采用 柔 性攻絲方式，以提高加工效率。精鏜孔時，由于一般使用單刃鏜刀，編程 時還應(yīng)注意幾個問題：一 是手上刀 時，應(yīng)先用 M19 指令使主軸定向 ，然后讓刀尖朝 外 (即面 對操作者 )進行安裝；二是采用 G76 指令編程 時，應(yīng)設(shè)定相應(yīng) Q 值，鏜孔完成后，主軸會向刀尖相反的方向移動以定位值 (Q)值 退刀時，可避免刀具劃傷孔表面。由于該工件內(nèi)外 孔的同軸精度要求較高，精鏜孔時，應(yīng)采用 合理的轉(zhuǎn)數(shù)進給。如果內(nèi)外孔直徑相同，就可以使用一把刀采用直鏜的形式完成內(nèi)外孔的加工，如果內(nèi)外 孔徑不同，在編制加工程序時可以先鏜孔 徑大的外 孔，然后換刀，利用鏜大孔的 X、 Y 坐 8 標(biāo)，通過設(shè)定適當(dāng)?shù)?Z 坐標(biāo)，使鏜刀從大孔 直伸過去，完 成 內(nèi) 側(cè)小孔的鏜削。這樣，由于采用同 一個平面坐標(biāo)系和同一主軸坐標(biāo)， 可以確保獲得很高的同軸度 。采用這種方法有一個前提， 即兩孔間距不能過大，否則會因刀桿過長，在加工時引起振動反而影響加工精度。加工程序總的設(shè)計原理是：遵循由粗漸精的原則，先進行粗加工、重切削，去除毛坯上大部分加工余量，然后安排一些發(fā)熱量小、加工要求不高的部位，使零件在精加工之前有充分的時間冷卻，最后再進行精加工。該工件的加工程序順序為：粗銑各平面 — 鉆孔 — 攻絲 — 粗鏜孔 — 精銑— 精鏜孔。 切削用量選擇 粗加工時，在工藝系統(tǒng)剛性和機床功率允許的條件下，盡可能選取較大的切 削深度，較高的 進給量。一般選擇的切削深度為 5~6mm，主軸轉(zhuǎn)速 S 為 200~300r/min，粗銑平面時主軸移動速度 F 為240mm/min，粗鏜孔時主軸移動速度 F 為 90mm/min；精加工時為了獲得較好形位精度和表面粗糙度，切削深度可以小一些，一般選擇為~，主軸轉(zhuǎn)速 S 為 300~450r/min，精銑平面主軸移動速度 F為 200mm/min，精鏜 孔時主軸移動速度為 50~60mm/min；鉆孔時主軸移動速度為 100mm/min；攻絲時主軸移動速度為主軸轉(zhuǎn)速乘以螺距，該數(shù)值不能有小數(shù)點。 刀具選擇 面銑刀、鏜 刀選用機夾可轉(zhuǎn)位刀具，刀片材料為硬質(zhì)合金或涂層刀片。鉆頭和攻絲選用內(nèi)冷式硬質(zhì)合金整體式刀具。 鏜內(nèi)外孔時 ，由 9 于刀桿較長，長刀桿可以通過不同需要按照模塊化刀柄、刀桿系統(tǒng)進行組合；同時，為降低切削時的振動，應(yīng)選 用重金屬減振刀桿或阻尼減振刀桿。加工中心所有刀具盡量選用國際 標(biāo)準刀具。刀具 規(guī)格、專用刀具代號和該刀具所要加工的內(nèi)容，應(yīng)列表記錄下來，供編程 時使用。同時，刀庫中所有使用的刀具都必須使用對刀儀進行檢測，并將數(shù)據(jù)輸入 OFFSET 內(nèi)的刀具補償值中。從性價比上考慮，粗加工時由于毛坯余量大，加工精度要求低，盡量采用國產(chǎn) 刀具，如粗銑刀、粗鏜刀。精加工時 為提高切 削效率，獲得較好的表面加工質(zhì)量，刀具的品牌可以選用 BIG、肯納、日研 、山特維克等知名品牌。 結(jié)論 采用加工中心 結(jié)合專用夾具 加工 床頭 箱體，批量生產(chǎn)后，每個工件加工時間約為 三小時 ，僅為過去加工時間的 1/6，加工效率得到極大的提高。此外，由于機床精度自身的保證，徹底 消除了接刀痕，各軸承之間的同軸度也得到了有效 保證，從而使床頭 箱體的加工質(zhì)量得到了顯著的提高，夾具設(shè)計簡單， 實用，使用方便，取得了較好的應(yīng)用效果 。 參考文獻 ： 機械設(shè)計基礎(chǔ) 隋明陽 主編 機械工業(yè)出 版社 10 項 目 經(jīng) 理項 目 副 經(jīng) 理 項 目 總 工 質(zhì) 安 總 監(jiān)工程管理部物資管理部技術(shù)管理部檢測試驗室質(zhì)安管理部監(jiān) 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測 試 驗 室現(xiàn) 場 質(zhì) 檢 員 、 施 工 員施 工 班 組 3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 3S7S承 承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承3N7N承 3S7S承 承 承承 承 承3N7N承 承