走心车铣复合中心新型车铣复合加工工艺分析

走心车铣复合中心新型车铣复合加工工艺分析

140走心车铣复合中心—Cr螺纹轴零件长春汽车的研磨中心以汽车为主，同时配备了孔、雕、槽、铣床、齿、攻丝、杆孔、研磨等工艺车的研磨复合加工功能。超长的Z轴行程,通过送料机将材料送到主轴通孔,主轴夹头自动锁紧,一次送料完成零件的全部加工,无论是加工精度、加工效率都是传统走刀式车铣中心无法比拟的,特别适合小型复杂旋转类零件的大批量、多品种、高精度的加工任务。其强大的双轴(主轴、背轴)控制系统,能实现主轴加工完背轴自动接料定位,主、背轴同时加工,有效解决了工件调头二次装夹造成的效率、精度低的问题。走心车铣复合中心新型车铣复合加工是现代制造业的方向,是未来发展的必然趋势。图1是某40Cr螺纹轴零件,属于加工要素较多、高集成度车铣复合零件。本文以该零件为例,探讨走心车铣复合中心新型车铣复合加工工艺。1零件加工精度分析图1的螺纹轴是机械结构中常见的部件,主要起到联接、传动、紧固的作用,其精度和强度直接影响到整个结构的功能。零件的材料为40Cr合金结构钢,切削性能较好,具有良好的韧性和强度。该工件的加工要素较多:车削M14×1.5螺纹、准21.30-0.03外圆、准19×2.5退刀槽、M19×0.75螺纹以及两处螺纹尾端连接处圆弧;钻削轴向准1.5孔、60°准3倒角孔、准100+0.02底孔以及60°孔口倒角,径向M6定心孔、M6底孔以及孔口C0.3倒角;镗削轴向准100+0.02孔,攻M6螺纹;准21.30-0.03外圆处有0.05mm的圆柱度要求;各倒角处有角度要求,各倒圆角处有尺寸要求;零件的左端面为长度方向设计和加工的基准;部分表面质量要求较高:14.8-0+0..0303mm铣平面处和右侧准100+0.02内孔粗糙度值达到Ra0.8μm,其他加工表面粗糙度要求达Ra1.6μm,另外零件的轴向尺寸要求较高。根据分析得知:该零件加工精度要求较高,包含车削、铣削、镗削、钻削及攻丝等工序。采用普通数控机床,工序分散,需要反复更换刀具以及多次装夹,无法保证零件的精度和加工效率,而采用走心车铣复合中心新型车铣复合加工能有效解决上述问题。2b06领域刀具特点鉴于40Cr螺纹轴零件集车、铣、镗、钻、攻丝等工序于一体,因此选用配置FANUCSeries0i-TC高性能数控系统、具备车铣复合加工功能同时配置自动送料器的B0326-II走心车铣复合中心完成零件加工。该设备采用双轴排布刀具,通过缩短排刀与对向刀具台的刀具交换时间,多重刀具台重叠,二次加工时直接主轴分度,主、背轴同时加工,实现空走时间的缩短,大大提高加工效率。该设备主要技术指标如表1。通过分析零件的技术要求、材料性能,结合B0326机床自身特点,拟定加工工艺路线如下:主轴侧:车端面→钻准3中心孔→钻准1.5孔→粗车外圆准13.8至15mm处→精车外圆至15mm处→车螺纹M14×1.5→螺纹去毛刺→车外圆准21.30-0.03至35mm处→铣侧平面至14.8-0+0..0303mm→钻侧面定心孔→钻M6底孔→M6攻丝→去两平面毛刺→车外圆准21.30-0.03至54.5处→切槽准19×2.5→车外圆准21.3至74mm处→背车外圆准18.8至85.1mm处→车螺纹M19×0.75→切断(此时背轴过来接料);背轴侧:背轴沿1处接料后,钻准4中心孔→钻准8底孔→镗孔至准100+0.02→吐料→检验→入库3粗加工钻孔加工工件外圆加工采用自动送料机送料,主轴夹头自动夹紧;外形加工选用京瓷刀具,刀片为DCMT11T302GK,PVD硬质合金涂层,刀杆为SDJCR1616JX-11FF;车削余量较大的地方运用外径粗加工循环G71指令,刀具循环起点选择(X20.0Z-0.2),机床主轴转速2500r/min,背吃刀量半径方向1.5mm,进给速度0.05mm/min。由于零件上加工要素较多,走心车铣复合中心在进行零件外形加工时,采取分段加工的形式,刀具的走刀路线和传统走刀式数控机床有很大不同,具体走刀路线(见图2)。(1)M14×1.5螺纹处外形粗加工至15mm处;(2)M14×1.5螺纹处外形精加工至15mm处;(3)去M14×1.5螺纹处毛刺并车外圆至铣侧平面35mm处,(4)去铣侧平面处毛刺并车外圆至切槽54.5mm处,(5)车外圆至74mm处,(6)背车加工M19×0.75螺纹处外圆至85.1mm。(2)主轴侧铣平面至14.8-0+0..0303mm和径向M6攻丝启用主轴Cs轴控制功能和前刀台动力刀具实现铣侧平面、径向钻孔和攻丝。铣侧平面时选用准8立铣刀,从图1中看出,平面铣削深度单边3.25mm,每次铣削1mm,分3刀完成。利用M50指令开启Cs轴分度,M82主轴Cs轴制动,G0C0将主轴定位到0°,完成一侧平面铣削,G0C180.0将主轴旋转180°完成另一侧铣平面。径向M6攻丝时,选用准6中心钻定心和孔口倒角,准5.2钻头钻螺纹底孔。径向M6攻丝程序如下:(3)主轴侧切断主轴侧所有加工要素完成后执行切断,选用京瓷PR930左偏割刀,刀片型号GMM2520-TK,刀杆为KGMR1616JX-2.5,进给速度f=0.08mm/r。切断时,主轴切断刀定位后,背轴沿着图1中B处接料,自动二次装夹,保证准21.30-0.03同轴度和圆柱度,确保零件加工精度。主、背轴配合切断程序:(4)背轴侧镗孔准100+0.02背轴接料后,选取背刀台刀具进行准100+0.02孔加工,准100+0.02孔精度要求高,表面粗糙度达Ra0.8μm,需要经过珩磨加工。粗加工钻孔时采用准4中心钻定心,准8钻头钻底孔,背轴反转,转速1500r/min,采用G83轴向钻孔指令,进给速度f=0.06mm/r,每次钻削1mm,钻削深度15mm。精加工为镗削加工,选用京瓷刀具,镗刀杆型号为S25H-SVNR12N,刀片为VNBR0620-01,最小切削直径准2mm,进给速度f=0.03mm/r。镗孔程序如下:4精密车铣复合零件的显著经济效益采