基于立式加工中心的箱体加工工艺优化思考与分析

高鹏

摘要：文章从箱体加工工艺分析入手，论述了基于立式加工中心的箱体加工工艺优化。期望通过本文的研究能够对提产增效目标的实现有所帮助。

关键词：立式加工中心;箱体;工艺优化

1.箱体加工工艺分析

箱体是齿轮箱的重要组成部分之一，它能够将轴、套以及齿轮等零件有机地连接为一个整体，箱体内的所有零件会保持相互位置，通过转矩的传递，完成规定运动。常规箱体的技术要求如表1所示。

箱体是一类结构相对比较复杂的零件，在生产过程中，需要进行加工的面比较多，且主要以平面和孔作为加工的重点。在对箱体进行加工时，平面的精度比较容易达到标准要求，而孔间、孔与面之间的位置精度是加工时质量控制的关键之所在。鉴于此，在对箱体的加工工艺进行确定时，可将孔的精度作为首要考虑因素之一。

2.基于立式加工中心的箱体加工工艺优化

目前，箱体的加工基本上都是通过数控机床来完成，如数控加工中心，为在保证箱体质量的前提下，进一步提高加工效率，可对相关的加工工艺进行优化。

2.1夹具的优化方法

对于立式加工中心而言，夹具的结构合理与否直接关系到箱体的加工效率，而夹具的刚度是确保箱体加工过程中位置保持不变的关键之所在。拥有足够刚度的夹具，在数控加工时，基本上不会出现振动的情况，由此可使箱体的加工精度得到有效保障。立式加工中心夹具刚度的大小主要取决于以下因素：稳定性、材料、热处理、整体性、厚度等。由于箱体的结构（如图1所示）较为特殊，装夹在夹具上时，会有一部分处于悬空状态，这样一来很容易引起加固刚性不足的情况，从而影响加工精度。为使该问题得到有效解决，可对夹具进行优化，具体做法是在夹具上增加一个辅助夹紧机构，随着该机构的加入，能够使夹具装夹零件的整体刚性大幅度增加，刀具切削的进给效率也会随之提高，走刀次数显著减少，工序时间得以缩短。

2.2底面余量的优化方法

立式加工中心精铣底面的加工余量大小，对箱体的加工效率和质量具有直接影响。实践表明，当加工余量过大时，会使能耗增大，并且生产率会有所降低，这样一来总体成本会随之增加;如果加工余量过小，很难使上一道工序遗留的误差及缺陷彻底消除，由此会影响加工精度，并且还可能形成废品。所以对加工余量进行合理确定，是箱体加工工艺优化的重要内容之一。使用立式加工中心对箱体进行加工的过程中，箱体的底面在转工时，起承重的作用，为避免磕碰使箱体受损，可将精铣底面的保护余量确定为1.0mm。

2.3刀具的优化方法

通过立式加工中心对箱体进行加工的过程中，箱体上的通孔是由精镗刀和倒角刀共同加工来完成，也就是说，通孔需要进行三次切削，并且要换刀三次，整个过程耗时较长。针对这一情况，可以采取如下方法进行优化：按照箱体中通孔的结构特点，设计复合刀具，从而实现一次进刀完成加工的目标。通过对刀具的优化改进，不但能够减少换刀次数，而且切削时间也会随之缩短，单个箱体的加工节拍可以节约3min左右，由此可使日产量随之提升。

2.4走刀路线的优化方法

对于立式加工中心而言，刀具的走刀路线通常都是按照待加工工件的运动轨迹进行设定，简单来讲，就是刀具从对刀点开始运动，直到完成整个工件的加工为止，包括切削、切入、切出等等。在箱体加工中，对走刀路线进行确定时，需要遵循如下原则：确保加工精度和质量，缩短路线，提高加工效率。应当保证设定的走刀路线易于编程，如果是多次重复的路线，则应尽可能简化程序。立式加工中心对箱体进行加工时，铣刀一般都是以直线进给的方式完成切削，由此会使直角转接的位置处留下接刀的痕迹，这样一来，会对箱体表面的加工精度造成影响，从而影响箱体的品质。图2（a）为优化前的走刀路线示意图。

为了解决上述问题，可对立式加工中心的刀具走刀路线进行优化，如图2（b）所示。经过优化之后，取消转接位置处的直角走刀，将其变为圆弧走刀，由此，可使接刀的痕迹得以消除，箱体表面的质量得到进一步提升。

2.5优化效果分析

某箱体生产车间，通过上述方法对箱体的加工工艺进行优化改进，工艺改进后，在短短8个月的时间里，箱体的产量从原本的900台/月，提升至1300台/月，加工精度和質量也随之显著提升。通过加工工艺优化，达到了提产增效的目标，由此证明本文提出方法的可行性。

结论：

综上所述，通过立式加工中心对箱体进行加工时，为在保证加工精度和质量的前提下，提高生产效率，可采取科学合理、行之有效的方法，对加工工艺进行优化。虽然立式加工中心的型号有所差别，但基本原理却大致相同，对箱体的加工过程也非常类似。因此，本文所提出的优化方法具有一定的推广使用价值。

参考文献

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