數控銑床加工的工件一般都比較復雜,也經常用到一些夾具,這樣既有利于提高加工效率也利于保證加工精度。本人在實際批量生產加工一種電子秤的零件時,就曾遇到了帶有曲線對稱零件的正、反面加工倒角的問題。針對這類零件我設計了一套夾具,用此夾具裝夾工件進行加工時,能有效地減少工件的裝夾和定位時間,提高了加工效率和加工精度,工件批量較大時價值更加明顯。下面將具體闡述以供大家參考。
1.問題提出
數控銑床加工吊耳零件(如圖1所示)時要求倒角2mm×45°,工件其他工序已經完成,兩大面已經加工好,兩個孔已經鏜削加工完畢,外圓弧余量2～3mm。在數控銑床上要求加工周邊圓弧和倒角,圓弧邊一次裝夾可以加工完成,但是倒角需要正、反兩次裝夾才可以完成。在加工時外圓弧采用直徑40mm的銑刀全厚度加工,為了提高效率不分層。具體加工工藝過程:工件找正→加工外圓弧→倒角→翻面裝夾→進行反面倒角。這時關鍵就在于正、反兩面要求倒角均勻一致,在加工過程中會存在以下幾個問題:
圖 1
(1)工件在找正時存在不便。從圖1可以看出這個工件只能以中心孔來進行定位裝夾,而找平兩個孔中心連線是比較費時、費事的,更何況是批量生產。
(2)就算找正了工件,加工中也會出現問題,外圓弧還好控制,但是兩邊的倒角就不好保證了。經常是正面加工合格,反面加工的時候,反面的圓弧就會出現一邊過切一邊切不到的情況。
(3)此工件基本上每個月都要加工一批,每批在50～100件不等。
綜上所述,在實際加工過程中有必要設計和制作一個簡單的夾具,能使工件進行簡便、快速、準確的定位裝夾,以保證加工時的圓弧精度和倒角精度,而且夾具力求結構簡單,制作方便,有一定的通用性,可供長期使用。
2.問題分析
對于這種加工要求的工件,首先是如何能準確地進行定位裝夾,找正是關鍵。工件以兩個孔來進行定位裝夾,一般都采用一柱一銷的方法。所以我們首先采用了圖2所示的夾具來進行工件的裝夾、加工。
圖 2
1.墊板2.圓柱定位銷3.開口壓板4.螺母5.削邊定位銷6.T形塊
墊板1支撐工件,為加工外圓弧給刀具留出走刀空間,兩個孔由鏜床加工,保證孔距為工件標準孔距。圓柱定位銷2、削邊定位銷5用來定位工件;開口壓板3可以快速裝卸工件提高效率;T形塊6將夾具固定在工作臺上。
方法步驟如下:
(1)先將削邊定位銷緊固在工作臺上。
(2)再將墊板、圓柱定位銷裝上,但是圓柱定位銷不可緊固死,而是稍微給一定的預緊力即可。
(3)利用百分表找正兩個銷的中心軸線,使其水平,錄入數控機床。
(4)裝上工件,壓緊壓板。
(5)數控機床執行已經編制好的數控程序,首先加工外圓弧,然后倒角。
(6)卸下工件,翻轉過來再次裝夾,加工反面倒角。
圖3是工件裝夾效果圖。經過幾批零件生產實踐后,我發現其中還是存在不少問題:
圖 3
首先,工件找正、刀具對刀還是比較麻煩。例如:工件的找正只能用百分表測量兩個圓柱的外圓,而且由于采用的削邊銷,找正就更為不便,誤差有時比較大。
其次,由于整個工件在加工過程中是靠兩個T形塊、螺栓、螺母、壓板進行壓緊定位,緊固程度顯得有些不夠,加工過程中在切削力的作用下會發生微小位移。致使反面輪廓倒角經常出現一邊有、一邊無的情況。
再有,一旦出現夾具松動,又要進行重新找正。對于這類問題,我覺得關鍵在于夾具上,夾具不解決,效率、精度將無從談起。所以對這個夾具做了進一步改進。
3.問題處理
那么如何解決此類問題,以便我們在加工過程中能夠盡可能地提高效率、增大夾具剛性,我構思設計一個夾具,能實現以下功能:
(1)夾具在機床上找正不再通過圓弧而是變為利用百分表找直線,這就簡化了很多。
(2)將幾個夾具零件合為一個,減少了定位誤差,也增加了剛性。
(3)改變了夾持力的受力點,提高了加工過程中的穩定性。
夾具的整體結構如圖4所示:
圖 4
經過改進,在原來的夾具下面加了一塊大的墊板,并將這塊大的墊板與原來夾具中的墊板、圓柱定位銷和削邊定位銷4個部分合成一體。為了保證精度,利用加工中心進行仔細加工,關鍵保證兩點:①大的墊板上邊與兩圓柱中心線要平行,平行度誤差不大于0.015mm。這樣夾具找正的時候只需要用百分表找正直邊就可以了,而且方便易行。②兩圓柱與大墊板底面的垂直度誤差不大于0.015mm。在實際加工中效果圖如圖5所示。
圖 5
改進后方法步驟如下:
(1)找正夾具直邊。
(2)數控機床執行已經編制好的數控程序,首先加工外圓弧,然后倒角。
(3)卸下工件,翻轉過來再次裝夾,加工反面倒角。
經過幾批零件加工實踐,效果很好,對刀找正方便、夾具整體剛性好、倒角對稱均勻。零件外觀質量得到了客戶的好評。
4.效果總結
此夾具在實際生產應用中,極大地提高了裝夾速度,提高了生產效率,同時加工精度也有了保證。我們將改進前與改進后的夾具做一個對比(一批零件50個):
使用改進前的夾具:
(1)一批零件加工過程中至少要重新找正3～4次。
(2)由于夾具剛性不好,切削力不能過大,所以有時候不得不分層加工。
(3)經常出現倒角不均勻的現象,直接影響零件外觀。
(4)加工一批零件50個要3天左右。
使用改進后的夾具:
(1)一批零件加工過程中不用重新找正。
(2)剛性提高不用分層加工。
(3)倒角均勻,外觀漂亮。
(4)加工一批零件50個一天半左右,效率提高一倍。
此夾具還可以用在其他的類似工件加工上,方便、高效、可靠。
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