VMC1000L立加关键零件加工工艺分析

潘石群 陈攀 张小明

摘  要：该文按照VMC1000L立式加工中心设计和生产现状，结合企业生产能力及生产目标任务，从机床关键零件加工难点和质量要求出发，以零件加工工艺路线规划和专用加工设备配置、规范选用夹具及刀具、检具等为重点对零件加工工艺方案进行系统分析和综合优化，在完成生产任务的同时，也为其他量产机床的零件加工工艺方案编制提供参考。

关键词：VMC1000L;加工工艺;关键零件;方案分析

中图分类号：TH122                 文献标志码：A

0 前言

VMC1000L是海天精工为拓展国内外模具加工行业、中小型零件加工行业数控机床的市场份额，在原有卧式加工中心、龙门镗铣床加工中心等五大系列机床产品基础上，通过吸收国内外先进技术，研发的一种相较传统框架结构立式加工中心而言具有更高刚性、稳定性和切削精度立式加工中心机床产品的首款机型。

在量产过程中，为提高生产效率，保证机床产品质量稳定，达成单生产线20台机床/月的生产任务，从而按照底座、立柱、主轴箱、滑座、工作台和电机座、轴承座、丝母座等关键零件的加工要求，对零件加工工艺方案进行系统研究和综合优化，以实现机床关键零件的稳定供给。

1 工艺方案

工艺方案是根据产品设计要求、生产类型和企业的生产能力，提出工艺技术准备工作具体任务和措施的指导性文件。主要包括对产品结构工艺性的评价和工艺工作的内容以及产品的生产组织方式、工装设计原则等。因VMC1000L立式加工中心的定位为大批量生产机型，因此其关键零件的生产组织方式为：铸件毛坯厂外订制、机械加工廠内完成，零件加工过程以采用专用工装夹具为主。该文研究的主要内容为该机床的关键零件加工工艺方案。

2 关键零件加工难点及质量要求

零件的加工质量包括加工精度和表面质量。因VMC1000L立式加工中心关键零件精加工设备均为高精度数控加工中心，结合设计要求和生产实际，零件的表面质量易于保证，难点在加工精度的控制，特别是机加工过程中因受力或应力集中引起的变形控制。

同时，相关关键零件质量主要控制要求如下。

2.1 底座

线轨安装面的直线度、扭曲以及两线轨承靠面的平行度;线轨安装面与电机座、尾端座安装面的平行度;与立柱结合面与线轨安装面的平行度。

2.2 立柱

线轨安装面的直线度、扭曲以及两线轨承靠面的平行度;线轨安装面与电机座、尾端座安装面的平行度;与底座结合面与线轨安装面的垂直度。

2.3 主轴箱

主轴孔中心与端面的垂直度;箱体主轴孔中心与滑块安装面、承靠面的平行度;丝母座孔中心与滑块安装面、承靠面的平行度;丝母座孔中心与端面的垂直度。

2.4 滑座

线轨安装面的直线度、扭曲以及两线轨承靠面的平行度;滑块安装面与线轨安装面的平行度、滑块承靠面与线轨承靠面的垂直度;丝母安装面与滑块安装面的垂直度。

2.5 工作台

台面的平面度、台面与滑块安装面的平行度;滑块安装面与丝母座安装面的平面度（共面）;滑块承靠面、丝母座承靠面和基准“T”型槽的平行度。

2.6 电机座、轴承座、丝母座

各零件结合面及承靠面与孔中心的平行度以及各零件结合面与孔端面的垂直度、孔端面与孔中心的垂直度等。

3 零件加工工艺方案分析及优化

3.1 工艺路线规划

工艺路线是描述物料加工、零部件装配的操作顺序的技术文件，是多个工序的序列。以单生产线20台机床/月的产能分析，将粗、半精、精加工分离的工艺路线优化成粗、半精加工合并，让零件从毛坯状态直接上加工中心，按照以非主要面为装置面加工主要面和有相对位置关系处先加工的原则，减少粗加工设备，减少从粗加工至半精加工之间零件的翻转、周转及运输环节和装夹频次，实现工序集中，缩短工艺路线。优化后的零件加工工艺路线图如图1所示。

3.2 配置专用加工设备

3.2.1 单生产线关键零部件加工设备配置

以粗、半精加工合并为原则，按照单生产线20台/月的产能核算、配置机床关键零件专用加工设备，单机关键零件加工设备和工时消耗情况见表1，单生产线关键零件加工设备使用情况见表2。

3.2.2 配置专用加工设备的优势和不足

配置关键零件专用加工设备，优势在于：实现专人专机，操作工作业熟练，零件的加工质量较容易保证，且零件种类少，单品生产效率大幅提高。不足在于：因零件毛坯供应不及时导致设备空闲或因设备故障导致零件加工不及时等延误生产事件发生的概率将有所增加，且各零件不能并行加工，造成整机零件成套管理的难度有所增大，个别设备利用率降低。

3.3 夹具、刀具和检具的规范使用

量产过程中，由于成套零件的数量和机加工设备的负荷相对稳定，为提高生产效率、降低加工成本、稳定零件质量，通常对于零件生产关联的夹具、刀具和检具使用有更高要求。

3.3.1 设计专用夹具，规范零件装夹方式

根据关键零件的加工需求设计专用夹具或选用整体夹具，规范零件装夹方式（如对于毛坯件及大件采用一挡一顶方式定位，对于小件采用一面两销方式定位），方便工装夹具的安装、管理，缩短每一加工工序零件装夹和找正时间，提高生产效率。

3.3.2 规范加工刀具使用

选用刚性好、精度高、通用性强、性价比好的刀具，规范刀具使用，提高加工效率，降低成本，减少刀具种类。如选用高速面铣刀（刀片：8刃/片;切削参数：S=600，F=1200，ap=8）对底座、立柱、滑座、主轴箱等零件线轨安装面进行粗、半精加工;选用三面刃立铣刀（刀片：8刃/片;切削参数：S=250，F=500，ap=6）对底座、立柱等零件契块安装槽的直槽进行加工;选用高速钻（刀片：4刃/片;切削参数：S=2300，F=400）对主轴箱、工作台等零件的沉孔进行加工。

3.3.3 定制专用检具，稳定零件生产质量

检具是一种检测用平具，利用它可以快捷地检验工件的合格性。对于量产机床而言，定制关键零件加工专用检具，有利于提高零件生产效率和质量，并在一定程度上减小零件返修率。如定制专用丁字型桥板（桥板上固定2个水平仪），对底座等机床大件的线轨安装面直线度进行检验等，如图2所示。

4 结论

该文从机床关键零件加工难点和质量要求出发，以零件加工工艺路线规划和专用加工设备配置、规范选用夹具及刀具、检具等为重点对VMC1000L立式加工中心的零件加工工艺方案进行系统分析和综合优化。

对相关量产零件的加工工艺方案制定要点以及方案中零件加工质量的控制方法进行总结，从而在完成生产任务的同时，也为其他量产机床的零件加工工艺方案编制提供参考。

参考文献

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