利用普通车床实现半圆弧加工

陆梅玲

（宁夏银川威力减速机厂，银川750011）

0 引言

由于某产品的某次设计改型，使得原有的生产投料前期准备的半成品投料备件成为废品。为了节约生产材料，要把已投料的报废改型材料根据其外形尺寸来大改小而加以再利用，从而让废品率大大降低，使得生产成本随之减少。

对于实心零件来说，比较容易再回收利用，但对于空心零件来说，回收难度较大，主要是由于再加工的后道工序不好控制，多数不易加工或加工尺寸不合适，因此往往报废件较多。

1 工艺分析

图1所示为我公司已改型产品的框板。原图纸尺寸外形为R179，改型后的外形圆弧为R176，其余尺寸均不变。由于已投入大批量的Q345-A/δ18材质的板料，外形尺寸均是火焰切割机直接编程割成，库存量大，若直接全报废，则生产上浪费很大，因此，公司要把这批废库存料改制成现行的产品零件，使得此产品零件能再次投入生产使用。

图1

对比前后图纸来看，从工艺技术上分析，存在以下问题：

1）现根据改型后的R176来看，其外圆弧加工余量只有3 mm，且还不是半圆，由于板材不是实心，空心部分比较大，且外形比较难控制，因此技术改造比较大；2）如选用铣床设备来实现加工，加工过程还能省时省力些，但本部门因生产设备能力所限，并无此设备，因此这种方案实施不通；而对于本部门来说，只有用于粗加工的普通车床可以考虑，而普通机床由于只适用粗加工，其机床精度所限，3 mm的单边余量太小，而且所要加工的零件只是近半个的空心圆弧且还是空心，如果直接上车床加工，无法直接完成夹紧及加工。

2 夹具设计与应用

根据本公司实际加工能力出发，特设计了工装夹具来辅助生产加工，也就是设想把2块近半圆的圆弧加入工装夹具拼成整圆来加工，这样车床上装夹方便，利于实现此工件产品的加工，其设计思路具体如图2所示，实施步骤如下：

2.1 制作工装夹具过程

图2

1）选取同零件厚度相同的板料，取用现场边角料即可，由于不需要太高的精度，因此上火焰切割机编程割成图2中序号2所示的长条圆弧实心板的工装夹具。

2）工装夹具2下料后至完全冷却，备用。

2.2 工装夹具特点

优点：1）工装夹具2所用材料耗材较小，外形简单，所需材料可以找生产现场废弃的边角料用即可，不用考虑工装夹具制作的材料费。2）工装夹具2制作简单，直接利用火焰切割机编程下料即可。3）工装夹具2可重复多次使用，耐用性强。

缺点：1）工装夹具由于是火焰切割机直接编程下料，所以受热变形较大，有可能变形量为1mm左右，此量可看作是允许的自由公差，对工件的后续车床加工影响不大，因此工装夹具不影响后续使用。2）工装夹具的制作，由于是热加工，所以后道工序使用时须至完全冷却，冷却等待时间较长，因此需提前制作完成才能不影响生产进行。

2.3 夹具的装配过程

1）根据零件外形尺寸及现有部分设备加工能力来定，选取CW6163加工。

2）CW6163车床床头箱主轴套筒卸下原有的三爪卡盘，改上四爪卡盘。

3）图1中的框板1靠平四爪卡盘平面，利用四爪卡盘的上卡爪3卡住框板1的一部分平端部分，其卡紧程度使框板1装夹后不掉下来即可；同时四爪卡盘的左卡爪用反爪4卡紧框板1内圆弧，备用。

4）在装配完的一个框板1底端面拼入工装夹具2左端面，顶紧，备用。

5）工装夹具2右端面靠平、夹紧另一工件框板1，同时，四爪卡盘的下卡爪3卡紧拼好的工装夹具2和另一框板1平面部分，再用四爪卡盘的右卡爪反爪4卡紧另一框板1的内圆弧，稍微顶紧，备用。

6）在装好的框板上的底端部分，上工装夹具2，靠紧其接合部；用卡盘扳子调整卡盘下卡爪3的松紧，使已装好的框板1与其顶紧接合的工装夹具2不掉并能使之实现再调整即可，接着拼入另一框板1，即新上的框板1按底端外形靠紧工装夹具2，继续调整松紧程度和整圆的圆度；用卡盘扳子拧紧。

7）装配完的框板1、工装夹具2及框板1，使之拼成整圆如图2所示，检验其装夹的工艺加工过程的可实施性；如以上装夹不正确，继续调整工件及工装夹具的装夹松紧程度和可用性，用卡盘扳子调整后拧紧，整体装配需反复找正，锁紧，直至工艺过程可实施为止，备加工。

2.4 工艺加工过程

1）启动机床之前，再次用车床用手转动卡盘，探针找正并检验找正及工艺可加工过程的正确性，同时检查拼成的加工件的夹紧程度，确认无误再定加工。

2）启动车床，使车床转速调到慢转速，并以75 r/min的速度车削加工框板1外圆面至尺寸R176×2，即φ352。

3）加工完毕，停止机床运转。用卡盘扳子先松开四爪卡盘的锁紧部分，使卡盘外卡爪3松开卡紧的一工件及工装夹具2的一部分，其剩余卡爪卡工件的松紧程度以另一框板1及工装夹具2不会掉下来为准；放好锁紧板手，卸下工件，一次实现整体框板外圆弧的加工。

4）其余框板1的加工工艺过程同上即可，工装卡具2可重复连续使用，直到所有改型前库存件全部加工完为止。

3 结论

此框板1经上述加工过程后，使得原有的框板1的精度由原来的Ra50上升至加工后的Ra12.5，不仅使废品原材料得到利用，更使得零件外型尺寸加工精度大大提高。加工速度快，一次可同时加工两件，缩短了加工工时，节约了生产成本。

此类工件的装夹通常首件费事费力，需要调整、找正，后续加工过程中无需调整、找正。加工时须采用车床的低转速，否则工件易甩出伤人，对加工及周围人员造成人身危险。利用这种工艺方法，不仅使批量报废料重新回收利用，而且提高零部件的精度等级，降低生产成本及工时成本，使批量改制产品避免了原有的火焰切割机下料时因受热变形造成的外弧尺寸大小有差别的缺陷，从而得到整齐划一的同一尺寸。

［1］ 闻邦椿.机械设计手册［M］.5版.北京：机械工业出版社，2010.