一种壳体零件的数控车削加工

钟 明

（梅州市技师学院，广东梅州 514071）

0 引言

在盘式制动车轴中，制动盘零件主要参与车辆行驶过程的制动功能，是关键零件，对机械性能和加工尺寸的要求较高。制动盘零件属于壳体类零件，最大直径Ф430 mm，高159.5 mm，毛坯重30 kg左右，采用数控立式车床进行生产加工。壳体零件的结构一般都比较复杂，壁薄且不均匀，内部呈腔形，数控车削加工难度大。制动盘类壳体零件的体积大、加工周期长、容易变形，在加工过程中容易引起振动，影响表面粗糙度，影响刀具的使用寿命等。

1 制定加工工艺

根据制动盘的形状特点和使用要求，采用2道工序完成加工。

工序1：大端的粗、精车。首先装夹小端毛坯Ф386 mm的外圆，进行大端加工，包含端面和外圆（图1a，粗实线为加工部位）。

工序2：小端的粗、精车。再装夹已经加工好的大端Ф430 mm外圆，进行小端加工，包含端面和外圆（图1b，粗实线为加工部位）。

2 夹具的设计

数控机床本身带有一个Ф500 mm的液压三爪卡盘，只需根据零件装夹尺寸的大小和卡盘安装尺寸以及调整范围的要求，设计出卡盘卡爪座就可以进行加工。设计卡爪座时，首先将卡爪座设计成软爪。因为工序1装卡的是毛坯表面，所以在软爪的工作部位增加了淬硬的齿形爪（夹持部位为锯齿形状）和垫板，以增加夹持的可靠性。工序2装夹的是加工成型的表面，为了防止夹伤工件，所以直接用软爪来夹持工件。

图1 大端的粗、精车

3 刀具的选择和刀夹设计

使用2台数控立车分别进行工序1和工序2的加工。工序1使用4把刀具分别进行外圆、端面、内孔、退刀槽的粗精加工，工序2使用5把刀具分别进行外圆、端面、内孔圆弧的粗精加工。

由于该零件大端圆盘直径较大，中间联接大小端的部位直径相对较小。所以大端圆盘内侧端面的深度较大，达到102 mm（图2）。如果采用数控机床原有的刀夹装夹车刀，则车刀伸出长度过长，导致车刀柄刚性不足，引起车削时的振动。为此，设计了一个L形的专用刀夹。加工时，将车刀装在专用刀夹内，这样就可以最大限度增加刀柄刚度，减小车削时的振动。

图2 专用刀夹

4 数控加工程序的编制

由于整个加工过程的数控程序比较多，这里只对工序1车削的部分程序的编制过程进行阐述。

在进行工序1粗精车大端时，首先装夹小端毛坯Ф386 mm的外圆，进行大端加工。因大端圆盘内侧端面的深度比较大，达到102 mm，加工调试过程中存在2个问题：①加工内端面及凹槽时容易振动，产生严重的振刀纹，未能达到图纸的粗糙度要求；②加工过程中发现刀具磨损较快，加工成本高。

为了解决上述问题，采取2个办法：①粗加工凹槽端面外圆及精加工凹槽端面外圆的刀具采用专门设计的专用刀夹；②合理编制程序，经过试切加工并根据加工的工件的表面粗糙度、切削深度、刀具的排屑等情况对加工程序进行修改。

编程重点思路：

（1）粗加工凹槽端面外圆后，剩余0.3 mm的余量给精加工凹槽端面外圆。

（2）精加工凹槽端面外圆因凹槽处余量较多，1次切削加工会引起振刀，所以平分为3次切削加工的余量进行加工，解决振刀问题。

（3）因精加工凹槽端面外圆时，采用粗加工凹槽端面外圆的恒转速加工时，刀具磨损比较严重，更改为采用恒线速控制（G96S200）并限制最高转速为 240 r/min（G50S240），使刀具在合理的切削速度范围内加工，刀具使用寿命大幅提高，加工质量也能可靠保障。

精加工凹槽端面外圆加工程序：

5 结束语

通过对制动盘生产过程的工艺编制、夹具设计、刀具选择、刀夹设计和程序编制等进行阐述，制定合理的加工工艺、设计专用的刀夹、利用数控程序设定合理的切削用量，解决加工过程中的振动和提高刀具使用寿命，能够有效保证零件的加工精度和产品质量。