箱体零件在加工中心机床上加工的工艺方案探讨

并介绍了刀具、夹具的选择技巧。
关键词：箱体加工；高速加工中心；加工中心刀具
中图分类号：TH162
文献标识码：A
文章编号：1002－2333（2010）09－0150－02
众所周知，箱体是汽车、拖拉机、工程机械等整机产 品的关键部件，制造工艺非常复杂，加工质量要求较高， 因此，越来越多的生产企业采用柔性加工线加工箱体。本 文将从以下几个方面介绍箱体零件加工中心工艺方案的 设计。 1 箱体类零件的特点
（4）夹具设计时应给刀具运动轨迹留有空间，并尽量 减少刀具加工时的空行程，提高加工效率。
（5）箱 体 类 零 件 在 加 工 中 易 产 生 夹 紧 变 形 、切 削 变 形。在粗加工时采用较大的夹紧力以承受大切削力，在精 铣面、精镗孔时，编一个任选停止指令，人为将压板放松 后，使工件消除变形后重新用较小的夹紧力以满足精加 工精度要求。
（2）夹具与工作台面的连接方式。一般加工中心设备 根据自身的加工特点，其工作台都有适合自身的便于夹 具定位的结构，对于箱体来说，为保持其安装方位与机床 坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能根据机床 的定位结构实现定向安装。
（3）在夹具设计时，人为地在夹具上设计出找正基面 和找正基准孔，同时给出其相对与夹具上零件定位面及 定位孔的实际加工尺寸，便于夹具找正后，可直接确定零 件各加工部位尺寸。
（4）加工内容多，通常要经过铣面、销孔钻镗加工、镗削轴 承孔、深孔镗削、深槽铣削、攻螺纹等加工，需频繁更换刀具。 2 箱体的主要加工表面
箱体的主要加工表面可归纳为以下四类： （1）平面的加工：主要是箱体上的装配基准面，其直 接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体在装配时的接 触刚度和相互位置精度。 （2）孔的加工：主要是轴 承 孔 、孔 内 环 槽 及 定位 销 孔、工艺销孔、拨叉轴孔。定位销孔的精度与孔距精度要 求 较 严 ，箱 体 的 主 要 相 配 件 在 装 配 时 ，大 多 靠 销 孔 与 箱 体定位。轴承孔本身的尺寸精度、形状精度要求很高。否 则 ，将 影 响 轴 承 与 箱 体 孔 的 配 合 精 度 ，使 轴 的 回 转 精 度 下降。 （3）孔系的加工：主要是有位置度要求的各轴承孔的 总和，其主要包括有平行度要求的轴承孔系和有同轴度 要求的孔系两类。平行孔系主要是各平行轴承孔中心线 之间以及轴承孔中心线与定位面之间的精度。同轴孔系 主要是要求各孔的同轴度。否则，不仅装配有困难，而且 使轴的运转情况恶化，温度升高，轴承磨损加剧，齿轮啮 合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。 （4）其它加工部分联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔以及 孔的凸台面等。
3 箱体类零件在加工中心上加工方法的选择 3.1 平面的加工方法
平面在加工中心上的加工方法一般为铣削。 3.2 孔加工方法
孔加工方法比较多，有钻、扩、铰、镗等。孔的具体加 工方案可按下述方法制定：
（1）对于轴承孔的加工，其加工工艺为：粗镗→半精 镗→孔端倒角→精镗。其中粗镗→半精镗→孔端倒角可安 排在普通机床上先完成，留给加工中心的余量为 4～6mm （直径），然后在加工中心上精镗；在轴承孔系的加工中，一 般先加工直径大的轴承孔，再加工直径小的轴承孔，特别 是在两轴承孔系相距较近的情况下，必须采取这一措施。
（4）在内腔两层隔板处有同轴度要求的孔，由于在内 腔隔板处平面无法先行铣削加工，受铸件拔模斜度以及 粗糙毛坯面的影响，在加工时会使钻头引偏，因此在第二 层隔板孔加工时，必须用中心钻（或用硬质合金钻）钻出 定心孔后，扩孔镗孔至要求的尺寸。其加工工艺为：在第 一层隔板处打中心孔→钻孔→扩孔→在第二层隔板处打 中心孔→钻孔→扩孔→通铰孔。
（5）对于跨距较大箱体的同轴孔加工，尽量采取调头 加工的方法，以缩短刀辅具的长径比，增加刀具刚性，提 高加工质量。
（6）箱体内的一些孔离内壁近，主轴无法接近，只能
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靠接长刀具悬伸加工，易发生振动，需采用减振的接长刀 杆加工；
以上箱体零件在加工中心机床上加工的工艺，是根 据多种箱体加工特点总结出来的，实践证明能有效地提 高加工精度和加工效率。
［参考文献］ ［1］ 席子杰.最新数控机床加工工艺编程技术Байду номын сангаас维护维修实用手册
（第二卷）［M］.长春：吉林电子出版社，2004. （编辑 明 涛）
作者简介：秦莉（1970-），女，工程师，主要从事机械加工工艺技术方 面工作。
（2）“先粗后精”的原则，箱体上所有相关孔系和平面 都先完成全部孔的粗加工和铣面的粗加工后，再进行孔 和平面的精加工。主要是减少或消除粗加工时产生的切 削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响。
（3）相同工位集中加工，应尽量按就近位置加工，以 缩短刀具移动距离，减少空运行时间。
（4）在不影响精度的前提下，若机床工作台回转时间 较换刀时间短，为了减少换刀次数，减少空移时间，可以用 同一把刀把壳体上相同的部位都加工完，再换第二把刀。
（5）对于同轴度要求很高的孔系，考虑加工中存在重 复定位误差，采用连续换刀，连续加工完该同轴孔系的全 部孔后，再加工其它孔，以提高孔系同轴度。 5 加工中心刀具选择
数控机床的刀具材料一般尽量选用硬质合金，如果 精度要求更高，可选用性能更好、更耐磨的陶瓷、立方氮 化硼和金刚石刀具。
（1）箱体定位销孔加工一般采用整体硬质合金钻头 钻孔，如果位置度要求较高，则采用小孔镗刀镗削加工； 随着新技术新刀具的不断发展，可采用高精度复合钻头， 双刃带设计，钻铰复合，刀柄与钻头柄部采用液压夹紧配 合，使其安装配合精度能够达到 7 级，一次走刀即可保证 箱体上定位销孔的位置和尺寸精度要求，从而可有效提 高加工效率。
（2）轴承孔内的密封槽的加工可用锯片铣刀在轴承 孔半精镗之后、精镗之前用圆弧插补方式完成。大直径孔 的加工主要受刀库中刀具直径和机械手抓刀重量的限 制，无法使用镗刀加工，因此其加工工艺一般为：立铣刀 圆弧插补粗铣→精铣。
（3）对于直径小于 30mm 的孔，由于毛坯不需铸出毛 坯孔，因此其全部加工内容都在加工中心上完成，其加工 工艺为：锪平面→打中心孔→钻→扩→孔端倒角→铰。有 位置度要求的小孔，其加工工艺为：锪平面→打中心孔→ 钻→半精镗→孔端倒角→精镗。为提高孔的位置度精度， 在钻孔工步前安排锪平端面和打中心孔工步。孔端倒角 安排在半精加工之后、精加工之前，以防孔内产生毛刺。
收稿日期：2010－06－08
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（7）对螺纹加工，要根据孔径大小采取不同的处理方 式。一般情况下，直径在 M6～M22 之间的螺纹，通常采取 攻螺纹方法加工；M6 以下、M22 以上的螺纹只在加工中 心上完成底孔加工，攻丝可通过其他手段进行。 4 箱体零件在编制工艺的原则
（1）“先面后孔”的原则。由于铣削时，切削力较大，工 件易变形，先铣面，可使其有一段时间的恢复，减少由变 形引起的对孔精度的影响。同时提供稳定可靠的定位基 准，从而减少后续钻头钻孔的引偏、崩刃和折断等现象， 对于后序保证孔加工精度有利。
（3）箱体深轴承孔镗削，可采用重金属减振刀杆或阻 尼减振刀杆，以达到减振效果，提高孔加工精度；
（4）对于深槽铣削，用普通三面刃铣刀易发生振动， 采用了错齿三面刃铣刀，并配以减振刀杆可有效地减少 了切削振动；
（5）对于两排以上孔的加工，一般采用整体硬质合金 钻头钻孔→扩孔→铰孔，但其效率低，适合精度要求低的 孔加工；对于精度要求高的孔加工可采用新型平头带尖 直槽钻钻孔→铰孔，并配以高精度液压刀柄，从而保证孔 的尺寸精度和位置精度。
（6）箱体上直径为 20～35mm 的孔加工可采用 U 钻， 通过钻孔→铰孔就可保证孔位置及尺寸精度，同时大大 提高了加工效率。
（7）箱体上的小平面及半圆类沉窝等加工可采用新 型钻铣刀，一次完成加工，且磨损后仅更换刀片，多功能 使用达到方便、可靠。
（8）对于深孔的加工，一般采用枪钻并配以高精度液 压刀柄。 6 加工中心夹具设计及使用中的问题
（2）箱体轴承孔加工一般采用镗刀、复合镗刀，或采 用可调三刃（两刃）错层粗、半精镗刀，其镗削精度高，一 刀即可完成孔的粗、半精加工，并在镗削不同规格孔时， 仅需更换可调滑块即可将加工直径范围增大约 40mm。在 加工时可根据所加工孔的余量，计算后通过径向调整滑 块，将余量分到每个刀片上；通过在每个滑块底部安装不 同的刀垫，调整每个刀尖切削的先后顺序，一刀即可完成 轴承孔的粗镗、半精镗加工，从而减少加工时换刀次数， 节约了辅助时间，提高了生产效率。
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箱体零件在加工中心机床上加工的工艺方案探讨
秦莉， 王裕喆 （一拖第三装配厂工艺部，河南 洛阳 471004）
摘 要：针对汽车、拖拉机、工程机械等产品的箱体主要加工表面，提出了高速加工中心上的加工工艺方案和编制原则，
（1）箱体多为铸造件，结构复杂，壁薄且不均匀，其内 部呈腔形，零件的整体刚性较差，难以装夹。
（2）一般都需要进行多工位孔系及平面加工，形位公 差及空间位置度要求较严，要保证其位置精度要求，必须 在一次装夹中完成铣面、镗孔、钻、铰孔等多工序。
（3）精度要求较高，一般箱体类零件都有很高的轴承 孔和表面的形位公差要求及轴承孔尺寸公差要求。
夹具是加工零件时定位和夹紧可靠的重要保证。夹 具设计的合理，才能保证零件的顺利加工和满足加工要 求。在设计加中心夹具时需考虑以下几方面因素。
（1）满足定位基准和夹紧要求。加工中心为工序集中 加工，箱体在一次装夹中要完成铣、钻、镗等多工序加工， 为了防止夹紧变形，满足精加工定位精度要求，通常采用 辅助支撑减少变形量，其夹紧力应力求靠近主要支撑点， 或在支撑点所组成的三角形内，并靠近切削部位及刚性 好的地方，尽量不要在被加工孔的上方。