小型壳体类零件数控车削加工工艺实践

王维岗，张 霞

(经纬智能纺织机械有限公司，山西 晋中 030601)

1 问题提出

壳体是气流纺纱机纺纱器的安装基础，属薄壁压铸件，易变形，各安装孔相对位置要求高。在试制气流纺纱机壳体过程中，用立式加工中心定A基准面及2-φ10 mm基准孔，并以铣镗工艺加工与A基准面垂直面上的φ75 mm孔、φ30 mm孔、φ44 mm外圆及底面所形成的环面，报废率高达15%。

图1所示的壳体材料为ZL111压铸铝，加工内容多、成型复杂，适合加工中心的专用镗刀难选择，故用杆形铣刀加工φ75 mm孔内圆弧、φ44 mm外圆弧及底面，而加工φ30 mm孔需用2把镗刀，所有工序用时约需25 min，效率很低。且φ75 mm孔和距基准面距离为72 mm的尺寸都无法达到图纸要求的精度，φ75 mm孔常出现喇叭口，72 mm尺寸一般超差0.04 mm；表面粗糙度Ra值1.6 μm也不能保证，一般只能达到3.2 μm；生产中杆形铣刀磨损后难以修复、消耗量大。

图1 气流纺纱机壳体结构

2 数控车削工艺方案

2.1 工艺可行性及设备选择

该工序一面两销定位后，所有的加工内容都在距基准面72 mm的同心圆上，即存在同一个回转中心，如果选择好刀具、夹具，采用数控车床加工该零件是可行的[1]。

为保证零件尺寸精度和位置精度，满足设备对定位、换刀、精度及加工中心铣镗工艺转速变化的高要求，确定使用多刀为主的数控车床。

2.2 夹具

加工该零件，数控车床主轴转速在1200 r/min以上，零件高速旋转，动平衡要求高，需设计专用夹具(见图2)。专用夹具呈角尺型，加工依旧采用一面两销定位，用夹具控制基准面与机床主轴平行，保证2-φ10 mm孔对称中心与主轴中心在同一平面内，并进行动平衡检测。

图2 定位夹具结构

2.3 刀具

根据零件形状，要求数控车床选用加工最小内圆弧小于φ44 mm、最大外圆弧大于φ75 mm和深度大于29.5 mm的端面槽刀。经调研，笔者公司引进模块式强力端面槽刀[2]。此刀具由刀杆、刀夹和刀片组成，能满足φ75 mm孔、φ44 mm外圆和底面全部粗、精加工，各孔大小可通过程序及刀具补偿进行调整。刀片宽度为5 mm，刀尖为R0.4 mm，强度和精度均非常高，既满足断续切削要求，又满足成型加工要求。引进攀时公司制造的刀片，刀片前角抛光，一片刀就能完成粗、精镗φ75H7孔。

2.4 程序

数控车床编程采取人机对话方式[3]， 加工φ30 mm孔应用优化的NC程序，只需根据系统提示输入零件加工信息生成加工程序即可。对于环形面部分，开发应用了NC系统的特殊手工编程功能，使车刀路径短捷且顺畅。通过实践，确定φ75 mm孔、φ44 mm外圆和φ30 mm孔的精加工工艺，车床主轴转速为1500 r/min，走刀量为0.03 mm/r，转动平稳、零件表面粗糙度Ra值达1.1 μm；转速小表面粗糙度达不到图纸要求，转速大夹具离心力增大、造成位置尺寸72 mm超差。

3 工艺改进效果

经过近2个月的生产验证发现，采用机夹可转位刀具，用数控车削工艺代替铣镗工艺加工气流纺纱机壳体，能达到图纸工艺要求且合格率保持在99%以上，生产效率提高3～5倍，生产成本大幅降低。该工艺的尝试为其他小型壳体类零件数控车削加工提供了参考，但应注意的是数控车削加工必须将先进刀具与优化的NC程序相统一，同时不断地研究加工工艺，进一步提高加工效果。