机床箱体孔的铣削加工工艺方案

机床箱体孔的铣削加工工艺方案

近年来，随着科学技术的快速发展，数控机床在中国机械工程行业得到了广泛应用。它不仅解决了普通机床难以解决的许多加工难题,而且提高了加工精度和生产效率,同时也对一些典型零件的加工工艺提出了许多新的更高的要求。1孔的几何形状和位置箱体这一典型零件,是各类机器的基础零件,连接了机器部件中的轴、套、齿轮等许多零件,并要求使之保持正确的相对位置。箱体零件一般结构复杂,其中对孔加工的要求较高。主要体现在以下几方面:(1)孔径精度。孔径的尺寸误差和几何形状误差,会造成轴承与孔的配合不良。主轴孔的尺寸公差等级为IT6,其余孔为IT8~IT7。孔的几何形状精度未作规定的,一般控制在尺寸公差的1/2范围内即可。(2)孔与孔的位置精度。体现在同一轴线上各孔的同轴度误差、孔端面对轴线的垂直度误差和孔系之间的平行度误差,一般孔距允差为±(0.025~0.060)mm,而同一中心线上的支承孔的同轴度,约为最小孔尺寸公差之半。(3)孔和平面的位置精度。主要孔对箱体安装基面的平行度。可以看出,孔加工是箱体加工的关键。而近年来,随着制造技术的快速发展和用户要求的不断提高,反镗孔结构越来越多地出现在各种机械产品和箱体零件结构中。如图1所示的箱体,材料为HT200铸件。箱体内两处同轴的Φ52mm和Φ47mm阶梯孔1和2同轴度要求较高,在0.02mm以内,同时两处阶梯孔1和2的放置正好相反。此前,箱体的外表面已在普通机床上加工到尺寸,各孔已粗加工到Φ38mm尺寸。现对箱体上各孔进行镗削加工,可以采取如下所述的两种加工方案。2两孔加工方案2(1)加工工艺方案1。在卧式加工中心上放到装夹,先对上面阶梯孔分别进行镗孔加工,然后让工件随工作台旋转180°(或掉头装夹)对下方阶梯孔分别进行镗孔加工。但这种加工方式增加了工件旋转、夹具二次定位等加工辅助时间,同时存在工作台旋转使得两孔加工同轴度精度较低。(2)加工工艺方案2。在立式加工中心上采用图示位置立式装夹,先对上下两阶梯孔中的Φ47mm孔进行镗孔加工,再对上阶梯孔中的Φ52mm孔从上向下纵向进刀进行镗孔加工,完成后工作台不必旋转,然后采用“反镗”孔的方法,即镗削完Φ52mm孔后,镗刀有效部位伸出已加工孔,然后松开镗刀压紧螺钉,将刀具反装,通过“敲刀”和“试切”,使刀具有效切削直径满足下阶梯孔Φ52mm孔尺寸精度要求,安装好刀具后,使刀具从下向上纵向进刀进行镗孔加工即可。此种方案加工上述两阶梯孔,由于不存在二次装夹及工作台旋转带来的时间损耗和重复定位误差,所以对箱体上孔的加工精度保证较好,效率较高。3反酶切削法(1)利用偏心镗刀进行反镗加工。按照图纸利用工艺要求通过钻削、扩孔加工出合格的通孔,接着换上偏心镗刀进行反镗孔的加工,在程序中利用反镗固定循环指令来实现。刀具首先定位到孔的上方,刀具利用主轴定向功能定向,刀具向指定方向偏移加工参数Q距离,来保证刀具各个部位不接触通孔内壁,快速穿过通孔,然后刀具水平偏移,使刀具回转中心与通孔中心重合;接着,刀具按照规定的切削速度向上进给,完成镗孔工作;最后按照与下刀相反的路线退刀。至此,反镗孔加工循环完成。在这种加工方式中,镗刀可以根据需要设计成整体硬质合金镗刀,或者焊接式硬质合金镗刀。需要注意的是,采用该方法反镗切削时,由于要进行让刀运动,因此刀杆形状一般类似椭圆形,而且仅能完成锪面直径比较小的反镗切削。因此该方法有很大的局限性。为了保证镗杆刚性,如果孔比较小,反锪面的位置比较远,或反锪面的直径与孔径的比值相差较大时,那么,反镗切削就无法实现。即使能够进行反镗切削,但由于刀杆刚性差,易发生振动,使加工面出现波纹,表面粗糙度值升高,加工精度变差,效率降低。(2)利用折叠刀片进行反镗加工。该刀具的设计原理是,当需要反镗加工时,主轴停转,镗刀刀片折叠到刀杆刀槽中,刀片处于闭合状态。此时,整个镗刀快速穿过事先预留的通孔并到达指定位置,镗刀刀片从刀杆刀槽中打开,然后主轴正转,刀片进入切削状态,完成镗孔的加工。镗孔加工完成后,主轴停转,镗刀刀片再次折叠到刀杆刀槽中,镗刀收回刀片后退离工件。至此,单个孔的加工循环完成。目前刀片的打开和折叠有许多方法,简单的可以手动完成,成本较低,也可以利用一些机械机构来实现,这些机构使得镗刀杆结构变得复杂,成本增加,但是使用非常方便。使用这种刀具,在刀具的伸入后和加工完成退出前,要分别执行两次暂停指令,以实现手工或机构打开和收回刀具。一般情况下,常用的暂停指令主要有G04和M00,前者可以通过设定一定暂停时间,来实现机床的暂停,到达时间后,机床自动恢复运行执行后面程序指令;后者是通过在程序中某一程度段单独设置M00指令,程序运行到此段时,机床停止运行,该指令没有时间限制,若不执行其他操作,则机床始终在该程序段执行暂停动作,若要使机床恢复运行,则需要按下机床“循环起动”键,此时使机床恢复运行,继续执行后面程序。(3)利用旋转刀片进行反镗加工。该刀具的设计理念很先进,通过机床主轴的正反向转动,利用物体的惯性原理控制刀片的展开与回缩。当机床主轴反转时,刀片处于闭合状态,此时整个镗刀快速穿过事先预留的通孔,并到达指定位置,然后主轴正转,依靠物体的惯性,将刀片甩出并展开,接着主轴在正转的条件下达到切削位置,刀片进入切削状态,完成背孔的加工。最后,主轴反转,镗刀收回刀片后,退离工件。至此,单个孔的加工循环完成。4旋转角度旋转刀G87(反镗削循环)格式:G98G87XYZRQFG87循环中,X、Y轴定位后,主轴定向,X、Y轴向指定方向移动由加工参数Q给定的距离,以快速进给速度运动到孔底(R点),X、Y轴恢复原来的位置,主轴以给定的速度和方向旋转,Z轴以F给定的速度进给到Z点,然后主轴再次定向,X、Y轴向指定方向移动Q指定的距离,以快速进给速度返回初始点,X、Y轴恢复定位位置,主轴开始旋转。该固定循环刀具动作见图4。在使用该固定循环时,应注意孔底移动的方向是使主轴定向后,刀尖离开工件表面的方向。这样,退刀时便不会划伤已加工好的工件表面,可以得到较好的精度和表面粗糙度。每次使用该固定循环,或者更换使用该固定循环的刀具时,应注意检查主轴定向后刀尖的方向与要求是否相符。如果加工过程中出现刀尖方向不正确的情况,将会损坏工件、刀具甚至机床。另外该指令不能使用G99。由于受到移动量(Q值)的