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          劉勝 高云鵬  趙雪壑 王培賀
          大連船用柴油機有限公司

摘要：本文根據(jù)精度檢驗塊部件特點，探討了該部件在加工中心加工的工藝難點，從旋轉坐標系的建立、數(shù)銑弧型槽和斜方臺加工等方向提出相應的解決方案，設計了針對性的加工工裝，在實際加工中取得良好的加工效果，對解決其他類似零件具有一定的借鑒意義。
關鍵字：工藝難點 夾具分析 非標工裝 加工程序
一、圖樣及工藝難點分析
       部件加工過程主要考察夾具的應用以及數(shù)控加工程序（其中包括坐標系旋轉、刀具半徑補償、圓弧插補、宏程序的運用以及螺紋銑削加工等）的編制?？紤]加工精度要求高、工步集中等多方面因素，主要從部件裝夾的合理性以及斜方臺形位公差進行控制分析。圖件見下圖1。
難點分析：1）零件材質為20鋼，找不到有效合適的裝夾定位精基準面。
2）斜方臺兩個方向的尺寸精度高，機床換向精度誤差無法保證尺寸公差。
3）弧型槽深度和寬度公差在圓弧銑鏜削會導致讓刀，尺寸無法得到可靠保證，對刀具提出較高的要求。

                                                          圖1精度檢驗塊加工圖
二、工裝夾具的選擇
       定位和夾緊是兩個密切相關的過程，部件的合理裝夾是保證加工精度的關鍵。受機床（沈機臥式加工中心）限制，如采用液壓平口鉗裝夾，需要將平口鉗裝夾在彎板上，即要保證彎板與工作臺的垂直度又要找正平口鉗鉗口，且工件裝夾時需要在兩個方向加等高墊，不易操作。另外，機床Y軸負方向極限行程位于工作臺面以上10mm處，在加工兩個斜方臺時還要考慮刀盤直徑能夠覆蓋350X200輪廓。經(jīng)過計算，選取D160株州直角刀盤加工為宜，在圖1主視圖底面下端需墊加高度大于90mm的墊塊，毛坯件需探出墊鐵至少31mm，裝夾系統(tǒng)存在欠定位問題，出現(xiàn)加工過程中工件移動以及裝夾變形等問題，且毛坯件較重，單人裝夾過程中存在一定的安全隱患。所以根據(jù)工件形狀特點和加工要求，設計非標裝夾工裝如下圖2所示：
       
                                   圖2 非標工裝的定位和夾緊
 
       此工裝夾具為350X150X200的等高墊塊改制而成，裝夾水平面與垂直面的垂直度保證在<0.02mm，工裝底面與裝夾水平面的平行度<0.02mm，水平與垂直面交點處進行圓弧清根加工，保證部件翻個加工時無尖角干涉。在毛坯件裝夾前找正胎具與X軸的平行度<0.02mm，然后只需加工出主視圖底面一個基準面，就可以將工件放置于此工裝上進行所有加工面和孔的加工，翻個加工時無需找正，節(jié)省輔助時間，操作簡單。兩個平面與胎具接觸，能夠有效的限制了Y軸和Z軸的自由度，裝夾系統(tǒng)牢固可靠。
       此工裝夾具緊設計特點：
1）確保工件既定位置不變，定位基準穩(wěn)定可靠。
2）要求夾緊力大小適當，防止受到外力作用產(chǎn)生振動，同時減小工件的變形或損傷。
3）此套夾具工裝可保證夾緊操作安全省力，工藝性和經(jīng)濟性好，便于制造。
三、工藝難點解決
      1.加工具體工步及刀具選配。
表1工藝規(guī)范
 

控制機床換向精度保證兩個斜方臺的加工

       機床的幾何精度和動態(tài)切削精度是加工精度的重要保障。針對此部件中兩個斜方臺的加工，X軸和Y軸的交替換向，機床的反向間隙誤差影響明顯。需要通過加工程序進行補償，具體加工程序為：
N10 M06 T3          ;D160直角刀盤
N20 ROT Z=45
N30 R1=70.71+0.05   ;/  斜方臺此方向尺寸小于另一個方向(\)尺寸0.1MM
N40 R2=70.71       ;\
N50 R3=2
N60 G54 G90 G0 X=R1+100 Y100 W0 Z300 D8
N70 Z50
N80 M3 S500 F1000
N90 AA: G0 Z=-R3
N100 G64 G41 G01 X=R1 Y=R2
N110 X=R1 Y=-R2
N120 X=-R1 Y=-R2
N130 X=-R1 Y=R2
N140 X=R1+100 Y=R2
N150 G40
N160 G0 X=R1+100 Y100
N170 R3=R3+2
N180 IF R3<=20 GOTOB AA
N190 G0 Z300
N200 M05
N210 M06 T0
N220 M30
       在此加工程序中，通過試切削后使用外徑千分尺測出斜方臺兩個方向的實際尺寸，修改程序N30和N40程序段進行調整，將斜方臺兩個方向的尺寸調整一致后，再通過修改刀具半徑補償值加工斜方臺尺寸成品，有效消除因機床反向間隙誤差而出現(xiàn)兩個方向尺寸不一致的問題，保證了斜方臺的尺寸加工精度。

運用R參數(shù)賦值加工弧型槽

       弧型槽的加工程序可以使用刀具半徑補償方法編程，也可以根據(jù)內外圓弧半徑和刀具半徑以及角度利用R參數(shù)賦值方法進行編程，這里主要介紹一下第二種編程方法的成品加工。將圓弧槽已知的條件分別賦值R數(shù)編寫程序為：
R1=130     ；弧型槽內圓弧半徑
R2=160     ；弧型槽外圓弧半徑
R3=10      ；刀具半徑
R4=25      ；角度
R5=10      ；槽深
R6=(R1+R3)*COS(R4)     ；(A點)內圓弧半徑+刀具半徑=X軸坐標
R7=(R1+R3)*S IN(R4)     ；(A點)內圓弧半徑+刀具半徑=Y軸坐標
R8=(R2-R3)*COS(R4)     ；(D點)外圓弧半徑-刀具半徑=X軸坐標
R9=(R2-R3)*S IN(R4)     ；(D點)外圓弧半徑-刀具半徑=Y軸坐標
G54 G90 G0 X=145*COS(25) Y=145*SIN(25) W0 Z300
Z0
M03 S700 F200
G01 Z-10 FB=50
G64 G01 X=R6 Y=R7
G02 X=R6 Y=-R7 CR=R1+R3
G03 X=R8 Y=-R9 CR=15-R3
X=R8 Y=R9 CR=R2-R3
X=R6 Y=R7 CR=15-R3
G01 X=145*COS(25) Y=145*SIN(25)
G0 Z300
M05
M02
            
                                圖3弧型槽加工
 
結束語
       本文根據(jù)部件加工特點，采用專用夾具達到基準轉化的目的，同時利用機床的交替換向所產(chǎn)生的精度誤差，編寫靈活的實用型數(shù)控加工宏程序，使復雜問題簡單化，便于加工尺寸的調整，保證了加工精度，提高了加工效率。
 
參考文獻
[1] SINUMERIK840D編程手冊 2014版 西門子公司
[2] 馮志剛.數(shù)控宏程序編程方法、技巧與實例[M]. 機械工業(yè)出版社 2007.5
[3] 薛永科.前橋下橫臂加工工藝難點分析與解決[J].機械制造，2011（4）