基于联轴套零件车铣复合加工的关键技术分析与研究

张铁创

[摘 要] 探讨联轴套零件的车铣复合加工工艺，零件加工机床采用的是HTC2050Z车铣中心，并根据实际情况进行合理定位，制定了相应的编制复合加工工艺方案，其在一定程度上确保了零件的精度，精简了生产工艺流程，大大提升了生产效率，节省了资金，值得参考借鉴。

[关 键 词] 零件；技术；加工

随着现代科学技术以及计算机信息技术的不断进步，我国的数控技术、机床技术取得了卓有成效的发展，金属加工领域强调加工效率的提升与精度的实现。传统的加工理念已经不符合现代生产对工艺的要求，必须对其进行有效的改进。近年来，复合加工技术在机械加工制造中得到了广泛地应用，对联轴套零件车铣复合加工技术的分析与研究有着重要的实践意义与应用价值。

一、复合加工技术的优越性

与传统的数控加工工艺相比，复合加工技术呈现出鲜明的优越性，其在提升生产效率、保证加工精度等方面有着极为重要的作用。

1.提高生产效率

首先，在车铣复合加工工艺的支持下，能够顺利完成一次装卡，能够在较短时间内完成绝大部分的加工工序，这就在一定程度上缩短了制造工艺的流程以及所花费的时间。通常在装卡过程中会出现一些不确定性变化，需要一定的生产辅助时间得以实现，同时其制造需要一定的周期，而在车铣复合加工技术下，等待时间以及生产辅助时间均大大减少，进而提升了工艺生产制造的效率。

2.确保加工精度

通常，装卡次数越少，其误差将会越小，在车铣复合加工技术下，装卡基本上能够实现一次完成，这就在一定程度上降低了由于定位基准转化而产生的多种误差。另外，当前大部分车铣复合加工设备都附带有在线检测设备，能够对生产制造过程中的重要数据进行实时检测与精度控制，从而使产品的加工精度得到保证。

3.降低生产成本

从设备价格方面来看，每台车铣复合加工设备所花费的成本较高，然而该设备能够在一定程度上缩短制造工艺链，减少对其他产品设备的使用。与此同时，制造过程中所需的工装夹具数量也大大减少，降低了对车间面积的占用，由于设备数量与种类减少，相应的设备维护费用也大大降低，避免了不必要的成本花费，降低了工艺生产成本。

二、联轴套零件复合加工工艺

1.联轴套零件技术分析

联轴套零件如图1所示，选取的是45钢材料，采用φ110mm×120mm棒料作为毛坯，零件定位基准主要包括三个部分，联轴套底端面、φ35H7中心线以及φ100f9中心线，并对位置度做出了相应的要求，该零件具备完整的尺寸标注，对公差具有较高的要求。

2.机床与夹具的有效选择

传统的数控机床加工工艺在夹装环节中一般需要多次才能够实现，往往需要多台数控车床及铣床的支持，这不仅造成了设备资源的浪费，而且延长了数控工艺链，若出现定位基准不重合现象，将无法确保位置精度。本次研究选用的是HTC2050Z车铣中心，刀库包含了12把刀具，能够实现钻、铰、攻丝等复合加工工艺，以左端外圆与端面为粗精基准，具体见图2。

3.复合加工工艺方案的制定

联轴套零件加工涉及多个环节，并严格按照基准实施，坚持先粗加工后精加工以及工序集中的工艺技术原则，其工艺流程如下：（1） 对粗精基准面进行加工，通常粗精加工外圆柱均应保持φ100mm，粗铣平面从79.5mm过渡到78mm，将工件进行180°回转。（2）钻孔，并使其达到φ31mm，然后对其进行扩孔处理，使其增至φ34mm，粗车孔则增至φ34.5mm，钻底孔需至φ5.8mm，攻丝达到M6，确保其总体长度能够达到80mm。

三、联轴套零件车铣复合加工的关键技术

1.铣平面走刀路线

通常，为了提升车铣复合加工效率，在铣削平面过程中往往会采用矩形环切方式于XY方向进行切削，Z方向则采用的是分层切削的方式，其层高为2mm，可以对走刀路线进行图3式设计。

2.车孔走刀路线

一般情况下，与外圆车削相比，内孔车削的实现更为困难，为了避免撞刀现象的发生，往往会将起刀点设置于联轴套零件右端位置。一般可采用固定循環G71指令以循环加工的方式进行内孔车削，走刀路线见图4。

3.钻孔走刀路线

通常，钻孔加工固定需要历经6个环节，首先需要对初始点、R点进行定位，然后在孔底位置做出相应的暂停或移位动作，然后返回R平面与初始点平面，具体见图5，钻孔模式一般采用的是深孔往复排屑固定相关指令。在具体的机床操作中，首先需启动液压，然后使X、Z轴以及回转轴保持为零，严格按照联轴套零件的加工需求进行车削与钻孔处理。

四、车铣复合加工技术的注意事项和应用前景

随着计算机技术、数控技术、加工工艺等的不断发展，传统加工理念已经不能满足现代加工的需求。金属加工的永恒追求就是精度和效率。复合加工的出现为提高加工效率和质量开启了新的方式。复合加工就是用一台设备进行不同工艺、不同工序等加工，目前主要是两种不同类型的加工，集中工序和加工工艺的复合以及运动方式为基础的不同加工方法的复合。近年来，车铣复合加工发展迅速，复合加工相比常规数控加工，缩短了产品制造工艺链，能够一次性实现多种工序的加工，提高了生产效率，也减少了周期和等待的时间。复合加工的装夹次数减少，不少车铣复合加工设备可以进行在线检测，控制精度，提高加工产品的精度。制造工艺链减少，所需设备也相应减少，占地面积、维修费用等都会相应降低，减少企业的管理和运作成本。

车铣复合加工比常规的单一加工有明显的优势，但同时许多相关领域处于摸索阶段，比如后置处理、仿真、数控编程技术等。需要全面攻克解决，充分发挥车铣复合加工的效能。复合加工最明显的工艺特点是工序集中，比如联轴套零件加工、叶轮加工等，整个加工过程无需人工干预。在实行中要深入系统地研究前期的工艺设计，确定并行顺序、路线串行等，合理组合加工程序。

车铣复合加工技术对数控编程技术要求更高，在实际生产应用中，数控编程技术也往往是制约车铣复合加工设备的重要因素。如果没有专业的复合加工解决方案，部分加工程序通常使用CAM软件，然后工艺人员进行手工整合，但对工艺人员有较高的技术技能和知识要求。车铣复合加工程序的编制上，第一，工艺种类更加繁杂，需要掌握多种加工方式的编程方法，准确界定工序的衔接。要直观认识工序完成后的模型，方便下一道工序的编制。第二，要严格按照工艺路线确定编制程序的串并行顺序，编制加工程序结果要和工艺路线保持一致性，综合考虑多通道并行加工，从发展工艺到编程，最后到仿真一体化，实现高效加工。第三，当前通用的CAM软件对一些功能还不支持，比如自动送料、锯断、在线测量等，仍需要与手工交互完成。第四，当前要实现车铣复合自动化的完整加工，需要整合独立的加工程序，以零件的工艺路线为指导，确定不同工艺方法的顺序。车铣复合加工编制数控程序比较难，CAM软件还存在许多不足，需要开发适合的专用编程系统。

车铣复合加工运动部件多，工艺方法复杂，对后置处理软件和技术要求较高。在后置处理中，对不同工序的衔接运动要求严格。当前工序加工完成，需要准确及时地自动切换，顺利完成加工，保证安全性和准确性。在进行当前工序加工时，需要将其他非运动部件的位置进行合理的设定，避免加工中或者换刀中非运动部件和运动部件的碰撞。后置处理需要自动判定数控程序和工艺顺序。复合加工的工艺线长，NC代码进行人工组织和集成，容易出现错误，并且效率比较低。自动判定是理想的解决方法。需要数控编程刀位文件信息的完整性，包括刀位信息、刀具种类、工艺方法、加工顺序等。车铣复合加工中心要采用先进的控制系统，有效利用设备的功能。

车铣复合加工完成程序编制后，加工仿真十分重要，需要推进仿真技术的发展和应用，提高编程的效率和应用水平。可以利用目前通用的数控加工仿真软件，综合车铣复合加工的数控系统、特殊功能、结构运动等情况，实现仿真。在仿真系统中构建相对真实的环境，建立各运动部件的位置关系、运动关系等，给相应的刀具编号，配置加工基准，完成仿真系统载入，制定设备施工过程中的仿真。车铣复合加工是机械加工领域的前沿技术之一，相比常规设备在操作维护、工艺编制上都更加复杂，因此要培训高素质高技能水平的人才队伍，结合仿真、工艺经验等，形成适用的固化工艺规范，对后续零件加工提供指引。要深入研究与零件相符合的复合加工工艺，制定科学的路线，合理选取参数、刀具、装卡方式等。开发定制数控编程，结合产品工艺和结构特点，形成工艺、编程、后置、仿真一体化的方案，实现设备的高效、稳定运行。

新时期，复合加工技术呈现出大范围、高效率以及模块化的发展特点，其在机械加工制造领域中得到了广泛应用，随着现代机械加工技术的信息化、自动化发展，复合加工技术的发展前景将会更加广阔。

参考文献：

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[作者单位]洛阳职业技术学院

（编辑：刘莉琴）