高精度轉(zhuǎn)向節(jié)銷的數(shù)控車削加工

發(fā)布日期:2012-11-18    蘭生客服中心    瀏覽:3553

1 問題的提出




如圖1所示為林德—廈門叉車有限公司靜壓傳動(dòng)叉車中與轉(zhuǎn)向節(jié)配套使用的關(guān)鍵零件銷軸。該零件原在德國(guó)為外購件,在中國(guó)合資后要求國(guó)產(chǎn)化。該零件的加工有如下困難:(1)所用毛坯42CrMoS4調(diào)質(zhì)棒料,其強(qiáng)度、硬度分別為1.2GPa和55HRC,屬于高強(qiáng)度、高硬度材料;(2)加工精度要求高,在銷軸的中間兩段上的加工精度要求為f33.33-0.013mm處于5~6級(jí)精度之間;(2)生產(chǎn)上要求一次車削完成加工,不加磨削工序。因此,為滿足上述加工要求,我們?cè)诠ぱb、設(shè)備和工藝上采取了一定的措施,并經(jīng)過反復(fù)數(shù)控車削試驗(yàn)得出了一個(gè)切實(shí)可行的加工方案,成功地實(shí)現(xiàn)了該零件的高精度批量數(shù)控車削加工。

圖1 銷軸零件圖








圖2 預(yù)車削加工工裝示意圖


2 工藝方案、工裝及設(shè)備


工件在f33.33-0.013的兩部分外圓面上的加工精度要求較高,處于5~6級(jí)精度之間,加工較為困難,同時(shí)在f40n6(本站注:+0.033+0.017)、f33.33-0.013mm、f32t6(本站注:+0.064+0.048)mm等四個(gè)回轉(zhuǎn)面上同軸度要求為0.02mm。顯然,為保證同軸度并達(dá)到精度要求,必須采用一次裝夾完成車削加工。為此,零件左端帶弧面的內(nèi)孔必須在精加工前完成加工。我們采用如圖2所示的裝置在數(shù)控車床上完成左端內(nèi)孔及直徑為f39mm的一段外圓面的預(yù)車削加工。然后,工件兩端用頂尖定位并用液壓卡盤夾緊進(jìn)行精車削加工(圖3)。由于打中心孔時(shí)不可避免地會(huì)造成中心孔偏心,因此為保證工件夾緊可靠,采用專用液壓動(dòng)力補(bǔ)償卡盤。這種卡盤的每個(gè)卡爪在夾緊工件時(shí)的移動(dòng)距離可以不相等,且均勻地向每個(gè)卡爪施加夾緊力,因而可以保證工件中心孔有偏心時(shí)夾緊可靠。















1.卡爪 2.工件 3.尾架活頂尖 4.死頂尖 5.液壓補(bǔ)償卡盤

圖3 精車削定位夾緊示意圖





























  車削速度

(m/min)

走刀量

(mm/r)

吃刀量(mm)
粗車 120 0.35 3.0
半粗車 160 0.20 0.3
精車 160 0.12 0.05

圖4 f33.33-0.013mm外圓面上誤差分布圖


為達(dá)到f33.33-0.013mm兩處外圓面的加工精度,數(shù)控車床的定位精度和重復(fù)定位精度必須分別在±0.01mm和±0.003mm以下,同時(shí)由于工件的強(qiáng)度和硬度較高,切削力較大,車削中容易引起機(jī)床的振動(dòng),從而影響車削精度,為保證車削時(shí)的穩(wěn)定性及對(duì)工件有較大的夾緊力和尾架頂緊力,須選用較大規(guī)格的數(shù)控車床。我們選用了韓國(guó)大宇重工公司生產(chǎn)的PU-MA12-LB數(shù)控車床,其主要技術(shù)參數(shù)為:床身最大回轉(zhuǎn)直徑f570mm;主軸電動(dòng)機(jī)最大功率26kW;轉(zhuǎn)速范圍20~2500r/min;定位精度,X方向±0.01mm,Z方向±0.02mm;重復(fù)定位精度,X方向±0.002mm,Z方向±0.003mm。
車削過程分粗車、半精車和精車。車削用刀片采用Sandik刀片:粗車用DNMG150608-PM 4025,半精車用VNMG160402-PF 4015,精車用TNMG160408-PF 5015。車削參數(shù)如表所示。

3 保證零件加工精度的關(guān)鍵措施


我們?cè)谲囅髦邪l(fā)現(xiàn)零件上加工精度要求較高兩處的尺寸波動(dòng)較大,超差較為嚴(yán)重,不能保證高精度批量加工。為此,我們采取了以下措施:(1)每次正式車削前,使機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)半小時(shí)左右,在機(jī)床整體達(dá)到熱平衡以后,再用3~4個(gè)報(bào)廢的工件試切削幾次,使刀尖的溫度場(chǎng)也近似達(dá)到正式切削時(shí)的溫度場(chǎng)。機(jī)床的空運(yùn)行可以通過編制一個(gè)空循環(huán)程序來實(shí)現(xiàn)。(2)正式開始車削后,車削過程應(yīng)連續(xù),集中一批工件進(jìn)行車削。因?yàn),車削過程的中斷,即使保持機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn),車削刀尖的溫度場(chǎng)也會(huì)發(fā)生變化,由于刀尖的熱脹冷縮效應(yīng)而影響車削精度。我們的車削實(shí)踐證明,這種效應(yīng)對(duì)f33.33-0.013mm等兩處的車削精度的影響非常顯著。(3)車削過程中,應(yīng)連續(xù)檢測(cè)車削完工件的精度,根據(jù)工件車削完后尺寸變化的趨勢(shì),適時(shí)修正、調(diào)整數(shù)控系統(tǒng)刀具補(bǔ)償參數(shù)中對(duì)應(yīng)精車刀具的補(bǔ)償數(shù)值。
采用以上工藝方案、工裝、設(shè)備和刀具以及相應(yīng)的措施,我們成功地實(shí)現(xiàn)了該零件的高精度批量數(shù)控車削加工并達(dá)到圖紙規(guī)定的精度要求。在車削過程中,僅有少數(shù)零件由于偶然因素的影響,其加工精度超出了圖紙的要求。如圖4所示是一批零件一次車削加工后,在一個(gè)直徑為f33.33-0.013mm外圓面上的誤差分布圖,其中虛線表示直徑的上下限值。從圖中可以看出,尺寸的誤差分布是比較好的。
采用這種加工方案,在保證該零件高精度批量加工的同時(shí),減少了加工工序,提高了加工效率,而且還節(jié)省了外圓磨床的投資,因而降低了零件的加工成本。



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