在数控加工中心上加工风机弧形板

使用时先装 配好夹具 装上齿轮坯 然后用一 套筒套进圆柄 8 往下压 旋转偏心轮即可通过偏心 轮垫圈 7和环形垫圈 6将碟形弹簧 4压紧 使其直 径变大 从内表面撑紧齿轮坯 取下套简然后加工 钻完孔后 再套上套简把偏心轮 圆柄往上抬 碟形 弹簧 4自动弹回 直径缩小 从而可轻松取下工件 由于不用费时去拧螺母 装 卸工件所花时 间现场 实测约 8 S 使用偏心轮夹紧时要解决 自锁的可靠性问题 按相关夹具理论 设偏心轮直径为 D 偏心距为 e 一 般钢铁件接触面摩擦 因数 0 1 0 5 则偏心轮 自 锁条件 D 本设计采用 偏心轮 5 0 J B T 8 0 1 1 2 一 l 9 9 9 D 5 0 mm e 2 5 m m 2 e D 0 1 满足上述 自锁条件 且偏心率 D e 2 0 自锁性能 良好 钻孑 L 时产 生 的钻削轴 向力 垂直于环形垫圈 2 的上表面 直接由垫圈 2承受 钻削转矩会使工件 转动 为防止工件转动 夹具 的夹紧机构就要有足 够的摩擦力矩 夹紧力是通过偏心轮的压紧程度来 控制的 经过实际加工测试 只要稍微用力下压偏 心轮圆柄 8就能保证夹紧力要求 由于偏心轮和偏心轮垫 圈相互摩擦 为提高硬 度延长其使用寿命 按标准要求可采用 2 0号钢 渗 碳 深 度 0 8 1 2 mm 热 处 理 后 硬 度 可 达 5 8 6 4 HR C 心轴由于取消了螺纹 加工方便 热处理因不 用考虑螺纹保护也显得相对容易 另外 为防止和 加工 中心的主轴干涉 圆柄 8不能太长 所 以要另 外备一套筒加力装 卸工件 3 结束语 本设计将原有夹具进行 了改进 充分利用原来 的夹具组件 构造简单且装拆方便 成本低 提高 了 生产效率 满足了生产的需要 参考文献 1 薛源顺 机床夹具设计 M 北京 机械工业出版社 1 9 9 7 6 7 8 0 2 l 曾林 一种钻车用齿轮端面孔的夹具设计咖 大众科技 2 0 1 0 8 1 1 5 通信地址 广西柳 州市社湾路 2 8号柳 州职业技术学院机 电 工程 系 5 4 5 0 0 6 收稿 日期 2 0 1 0 0 9 1 5 在数控加工 中心上加工风 机弧形板 田峰 王迎春 聂福全 2刘伟 1 河南科技学院 2河南卫华重型机械股份有限公司 图 1为风力发 电机上常用的弧形板零件示意 图 从 中可以看 出其结构较为特殊 且加工精度要 求 高 加工该零件 时两 同心 圆弧面 1和 2及 5 q b 3 2孑 L 需要一次装夹定位完成全部加工 而弧面采 用普通加 方法有较大难度 因此我们决定在数控 加工中心上加工该零件 l 工艺方法分析 在数控加工 中心上加工该零件 关键要解决 的 问题是采用合适 的定位装夹方法 以及在编制程序 时 确定合 适的工件坐标 系 这样 才能有助于提高 装夹定位精度 并使工件上各加工部位的坐标点容 2 6 1 2 圆弧面3 4 侧面5 上平面6 下平面 图 1 弧形板零件示意图 作者简介 田峰 1 9 7 6 一 男 河南新乡人 讲师 工程硕士 研究方向 机械设计开发与教学 一 6 2 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 易计算 从而使程序编制起来较为简单 因此 必须 设计专用夹具装夹零件 具体的加工工艺方法为 采用 圆柱螺旋立铣刀按 照圆弧插补指令铣削 圆弧 面 1和 2 铣削时应采用顺铣的方法 这样可以使切 削过程 中切削力压 向工件 使切削过程平稳 有利 于提高工件表面质量 5 X 3 2孔可采用镗孔循环 指令进行编程加工 通过使用特殊刀具 采用钻孔 的工艺方法进行加工 2 夹具设计 在加工 中心上加工该零 件所采用的夹具结构 如图 2所示 为一典 型 弯板 结构 夹具在制作时 可在数控加工中心上先铣出底平面 1 然后以底平 面为定位基准 固定在加工中心工作 台上以后 铣 出工件定位面 2 平面铣削完成后 按照图 1 上 5 3 2孔的定位尺寸 直接在加工 中心上钻 铰成 5 q b 2 6孔 与零件上加工中心前预钻孔尺寸一致 图 2中的 3和 4两孔为工件定位孔 平面 2为定位面 2 1 底平 面2 定位面3 4 定位孔5 中间孔 图 2 夹具示意图 作为装夹弧形板零件时的定位基准 为提高工件的 装夹效率和精度 在加工夹具上的 5 q b 2 6各孔时 可以通过机床参考点 回归的方法 使机床工作 台回 到 方 向坐标中心 然后再按照零件 图各孔位置尺 寸 加工出 5 X q b 2 6孔 采用这种方法可以使位于零 件中间的 q b 2 6孑 L 的中心与主轴中心处于 同一个基 准面内 这样就可以在 每次装夹工件后 利用机床 参考点作为工件坐标 系 且在加工零件时 不需要 每次对零件进行校正及修改工件坐标系 因而可提 高生产效率 具体方法是在夹具制作时程序中增加 如下程序段 G91 G3 0 XO 这样做的目的是使机床工作台返回 轴中心 然后以此作为工件坐标系 轴的坐标原点 两边对 称 计算 出各孔坐标位置 加工夹具上的 5 2 6孔 即可 为避免在加工弧面时刀具与夹具之间产生干 涉 夹具上定位面 2应设计成与工件相似的弧形凸台 此凸台应 比工件略小一些 同时 5 X q 0 2 6孔设计成 如图 2所示沉孔 以避免镗孔时刀具在孔底与夹具发 生干涉 3 零件装夹 零 件与夹具之 间采用 一面两销 的定位方式 进行定位装夹 装夹零件 时 先将工件上平面 5与 夹具定位面 2贴紧 使零件上预钻的 5 2 6孔与 夹具上 5 X q b 2 6孔对齐 并分别在工件与夹具的相 应配合孔 图 2中的定位孔 3和 4 中插入一圆柱定 位销和一菱形定位销 然后利用压板压紧零件 即 可将零件精确定位并 固定在夹具上 这种定位方式 可以使零件与夹具之间获得较高 的配合精度 在批 量生产 时 每次装夹零件后 不需要再重新找正工 件坐标系 因而可缩短辅助加工时间 为进一步提 高工件表面与夹具定位面 2之 间的配合精度 工件 上加工中心前 先在平面磨床上磨削上 下平面 5 和 6 这样一是可 以确保在采用一面两销定位时 工 件与夹具之问的配合精度 从而容易保证 5 X q b 3 2 各孔轴线与上 下平 面 5和 6的垂直度 二是可避 免在加工 中心上如果再加工上 下平面 5和 6造成 零件 的装夹麻烦 零件上加工 中心前与夹具配合的 5 X q 0 2 6孔 已事先采用钻模预钻 铰而成 铣削完圆 弧面 1 和 2以后 将两定位销取出 再进行孑 L 加工 4 工件坐标系的确定 工件坐标系的确定方法如图 3所示 为保证零 图 3 工件坐标 系设定原理 图 一 63 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 一 l 户 阳c 舞 蓟 目 I 一 嬉 珊孵 瓣 j 0 件的结构和实际加工中编程及加工 的方便性言 工 件坐标系应选择在两弧面的中心 具体数值的确定 方法是 加工夹具上中间孑 L 5时 见图 2 记下此点 和 y坐标 由于圆弧面 方 向中心与 中间孑 L 5中 心一致 为机床参考点 因此可将机床工作 台 行 程的一半设为工件坐标系 方向原点 的坐标值 工 件坐标系 y方向原点坐标值的设定方法为 计算加 工中间孔 5时的 y坐标值与圆弧半径 尺之和 a R 即为工件 的 y坐标值 Z坐标可采用试切的方法进 行确定 z O设定在工件外端面上 5 刀具选用 铣削圆弧面 1 和 2时 为提高弧 面加工精度 降低表面粗糙度 可采用直径为 456 3 m m的整体式 硬质合金螺旋立铣刀 同时为提高加工效率 避免 接刀痕对工件表 面精度 的影响 立铣刀的长度应 大 于工件厚度 这样可以使整个弧面一次铣削成形 有条件时最好能选用机夹式螺旋玉米立铣刀 这种 刀具分屑性能好 沿螺旋槽排屑顺利 切削平稳 可 有效提高铣削表面质量 5 453 2孔 由于孔径较小 孔深较浅 为简化切削工艺 提高切削效率 降低刀 具采购成本 5 q 5 3 2孔采用带有涂层 的机夹式双 刃可调式镗刀进行镗削 粗 精镗一次完成 既能满 足孔的尺寸精度和表面粗糙度要求 又可以修正预 钻孔的偏斜 还可以降低加 I 成本 6 工艺参数 由于数控加工 中心具有较 高的刚性 和加 工精 度 因此在制定切削参数时 在避免加工振动和确 保加工精度 的前提下 可适 当提 高切削用量 以充 分提高加工效率 具体的T艺参数为 粗铣弧面时 每次切深 1 m m 切削进 给速度 1 0 0 mn d mi n 主轴转 速 1 0 0 r ra i n 精铣时 每次切深为 0 3 0 5 mm 切 削 进给速度 6 0 m m m i n 主轴转速 1 5 0 r rai n 制定出合 理的工艺参数后 将上述参数编入到程序中 7 加工程序编制 两弧面的加工程序比较简单 本文不再赘述 6 4 5 453 2孑 L 由于在 图 1中只给 出了孑 L 中心圆半径及 角度 如果采用常规的笛卡尔坐标 系 则坐标点计 算非常麻烦 因此我们采用 了极坐标 的方法进行各 孔坐标点 的指定 在极坐标 中 极径指定为 极角 指定为 Y 这样各孔坐标位置就不需要再进行计算 若镗刀刀具代号为 T 1 则 5 453 2孔加工程序如 下 G 9 1 G 2 8 Y 0 Z 0 主轴到换刀点 T 1 M0 6 换刀 C0 0 G9 0 G5 4 G43 X1 0 0 Y1 0 0 Z1 O H01 采用绝对坐标并插入刀长补偿 M0 3 2 0 0 主轴旋转 M 0 7 打开中心冷却液 M 0 8 打开主冷却液 G 0 0 X 0 Y 0 Z 5 主轴到工件坐标系原点 G1 6 将原点指定为极坐标 中心 G 9 8 G 8 2 X 2 8 0 Y 2 5 0 Z 一 4 1 R 3 F 1 5 0 镗孑 L 循环开始 Y2 60 Y2 70 Y2 80 Y2 90 G1 5 G 8 0 取消极坐标及循环 G 0 0Z 5 0 退刀 M0 9 关闭冷却液 M0 5 关闭主轴 G 9