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0 前言

     箱體是機器的基礎零件，它將機器和部件中的軸、齒輪等有關零件連接成一個整體，并保持正確的相互位置，以傳遞轉矩或改變轉速來完成規定的運動。因此箱體的加工質量直接影響機器的工作精度、使用性能和壽命。一般箱體類零件結構復雜，有內腔，體積較大，壁薄且不均勻；箱體類零件上需要加工的表面很多，有精度較高的孔和平面以及緊固螺紋孔。而加工中心是一種功能很強大的綜合性機床，可以通過一次裝夾實現多方位、多表面的加工，所以使用加工中心加工箱體類零件既能最大限度地發揮機床的性能，又能保證箱體零件各加工表面間的精度要求。

1 加工中心簡介

     加工中心是由機械設備與數控系統組成的用于加工復雜形狀工件的高效率自動化機床。加工中心備有刀具庫，具有自動換刀功能，是對工件一次裝夾后進行多工序加工的數控機床。加工中心是高度機電一體化的產品，工件裝夾后，數控系統能控制機床按不同工序自動選擇、更換刀具，自動對刀，自動改變主軸轉速、進給量等，可連續完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件的裝夾、測量和機床調整等輔助工序時間，且在自動加工中能排除許多人為因素的影響，加工質量好且穩定、生產率高。對加工形狀比較復雜、精度要求較高的零件具有良好的經濟效果。

2 箱體零件加工的定位夾緊分析

     箱體類零件結構復雜，加工表面多，在加工中心上加工既要考慮工序長，一次定位裝夾需加工多個表面，還要能適應零件粗加工時切削力、夾緊力大以及精加工時定位精度高的要求，同時還要考慮刀具與夾具的干涉碰撞以及夾具和程序間的對應關系。在確定定位裝夾方案時要注意：（1）盡量選擇工序基準為定位基準，以減小定位誤差，提高加工精度；（2）盡可能選擇一個定位基準，完成所有能夠加工的表面， 以減少工件的裝夾次數， 縮短輔助時間；（3） 盡量選擇一個大而平的表面作為定位基準，使定位穩定可靠；（4）在確定夾緊方案時，盡量采用聯動夾緊，使工件受力均勻，以減小受力變形；（5）要求裝卸工件方便， 縮短裝夾工件的輔助時間以提高生產效率；（6） 對工件基準點不方便測定的工件，應在夾具上設置找正面，把編程原點設置在夾具上。綜上所述， 箱體類零件的底平面是裝配基準，選擇底面為定位基準，滿足基準重合原則。故箱體類零件加工一般采用“一面兩孔”定位（在這里需要指出的是，如果工件上沒有用于定位的兩孔，可以先加工出2 個工藝孔，待工件加工完成后根據情況處理），其定位方案如圖1 所示。圖1 中支承板6 限制了3 個自由度（z，x，y），圓柱銷7 限制了2 個自由度（x，y），削邊銷5 限制了一個自由度（z），工件實現了完全定位，符合定位要求。而且工件在空間的位置唯一確定，方便加工過程中對刀。

     使用這種定位方式應該注意：（1）用于定位的平面應該大而且平， 這樣才能實現穩定的定位；（2）兩孔之間的距離應盡可能地大，可減小定位誤差；（3）菱形銷應在兩銷連線的方向削邊，否則會出現過定位和欠定位。

     工件在加工中心上的裝夾常用螺栓壓板裝夾和平口鉗裝夾。而螺栓壓板裝夾速度較慢，勞動強度大，生產率低；平口鉗裝夾適用于形狀比較規則的小型工件。這2 種裝夾方式對于形狀復雜的箱體類零件，一般都不太適用。結合前面的定位方式分析，箱體類零件可以采用如圖1 所示的聯動夾緊機構。

     該夾緊機構雖然也采用的是螺栓壓板式的裝夾方式， 但由于是聯動夾緊， 只要擰緊夾緊螺母4就可以使工件的2 個夾緊點處同時得到夾緊力，簡化夾緊動作，同時使工件受力均勻，減小變形。在實際中，可以根據工件的大小、批量而設計成氣動夾緊等自動夾緊方式。另外，壓板的具體結構形式，應根據工件的結構而定，這里只是通過圖1 說明聯動

夾緊的工作原理及其特點。

3 刀具的選擇

     3．1 刀具的基本要求

     加工中心用刀具的基本要求：（1） 刀具應有較高的剛性，在加工中心上加工刀具的長度應在滿足使用要求的前提下盡可能短；（2）重復定位精度高，同一把刀具多次裝入加工中心主軸錐孔時，切削刃的位置應重復不變；（3）切削刃相對于主軸的一個固定點的軸向和徑向位置，應能以快速簡單的方法準確地預調到一個固定的幾何尺寸。

     3．2 加工平面用刀具

    加工平面用的刀具可以根據平面的大小，加工階段及被加工材料等因素加以選擇：（1）面積較大的平面加工采用面銑刀，主偏角Kr=90°的面銑刀還可以加工小臺階，粗齒銑刀用于粗加工；細齒銑刀用于平穩條件的銑削加工；密齒銑刀用于薄壁鑄鐵件的加工；（2）面積較小的平面選用螺旋齒立銑刀，這樣可以增加切削平穩性，提高加工精度。選擇切削刃過端面的立銑刀，端面刃還可用來加工與側面相垂直的底平面。

    3．3 加工孔用刀具

     箱體類零件上通常有很多類型的孔， 如螺紋孔、定位銷孔及軸承孔等。對于尺寸較小的孔，可根據精度要求選用鉆頭、擴孔刀、鉸刀等去加工。而對于精度要求高的軸承孔的精加工應選用精鏜微調鏜刀。這種鏜刀的徑向尺寸可以在一定范圍內進行微調，調節方便，且精度高，其結構如圖2 所示。

     調整尺寸時，先松開拉緊螺釘4，然后轉動帶刻度盤的調整螺母5，待調至所需尺寸時，再擰緊螺釘4。使用時應保證錐面的接觸面積，而且與直孔部分同心。導向塊與鍵槽配合間隙不能太大，否則微調時就不能達到較高的精度。

    刀片的材質應根據零件材料確定，包括硬質合金(涂層)、CBN、PCD、陶瓷和粉末冶金高速鋼等。

4 切削用量的確定

     切削用量是加工中的重要參數，切削用量的選擇會直接影響加工精度、表面粗糙度、加工生產率、刀具耐用度等。切削用量的選擇，粗加工時應盡量保證較高的生產率； 而在半精加工和精加工中，應保證有高的加工精度和低的表面粗糙度值。選擇原則及確定順序如下：

    （1）切削深度ap

     根據工件的材料及工藝系統的剛度來決定。切削深度主要影響生產率，同時還會影響切削力和切削熱等。在加工中心工藝系統剛度允許的條件下，盡可選取大的切削深度以提高生產率。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般留一定的余量進行精加工，其余余量盡量在粗加工中一次切去；

     （2）進給量f 進給量主要會影響加工表面的

     粗糙度值及生產率， 對切削力和切削熱的影響較小。因此進給量應根據加工精度、表面粗糙度、工件材料等選擇。確定切削深度之后，粗加工中應選擇盡可能大的進給量進行加工，以保證有較高的生產率，而在精加工中則應以加工精度和表面粗糙度值作為選擇進給量的依據；

     （3）切削速度v 切削速度主要會影響刀具的耐用度。切削速度越高，產生的切削熱越多，刀具的耐用度會降低。另外在選擇時還要注意與切削深度和進給量相適應，以防止機床過載。

     綜上所述， 一般在粗加工時選擇大的切削深度， 較大的進給量和較小的切削速度進行切削，而在精加工中則選擇小的切削深度、小的進給量和大的切削速度加工。

5 結語

      在加工中心上加工時除了前面所提到的定位夾緊方案的確定、刀具的選擇、切削用量的確定之外，還要注意：加工中心加工工序與普通機床加工工序的銜接；夾具與機床各部分的干涉等問題。另外，加工過程導致加工誤差的因素是多方面的，一些參數的選擇要結合實際的工藝條件，在不斷的嘗試、總結中積累工藝數據，不斷去完善，逐步優化合理。