不銹鋼薄壁閥座零件的數控銑削加工與夾具

2013-07-19 曹罡九江職業技術學院

　　數控銑床批量生產零件時，每個零件的裝夾都要保證零件的中心、圓周角度方向上的一致性，必須要設計一個簡易的專用夾具，使定位精度和加工精度得到保證，零件的加工質量和生產效率得到提高。

　　本學院實習工廠加工的閥座零件如圖1所示，材料為不銹鋼。該零件要經過車、線切割、銑等3個加工工序。車用來加工各外圓及各臺階孔，其中Φ42mm外圓尺寸留余量加工至Φ46mm;線切割用來加工凸齒R1.2mm與Φ42mm外圓;銑用來加工3-Φ5mm通孔與Φ10mm通孔。

圖1 閥座

1、銑削加工難度分析

　　所用閥座零件壁厚為2mm左右。根據零件圖樣及工藝要求，用數控銑床加工3-Φ5mm通孔及Φ10mm通孔。Φ10mm孔與Φ21mm孔相交。加工難度分析如下。

　　1)從裝夾方法考慮。零件為薄壁零件，用三爪定心卡盤直接裝夾會產生變形。Φ42mm外圓處有1個R1.2mm的凸齒，且和要加工的3-Φ5mm通孔、Φ10mm通孔又有位置要求。因此，需考慮設計專用工裝夾具，該工裝夾具既要保證每次零件裝夾的位置精度，又要避免零件裝夾過程中的變形。

　　2)因材料為不銹鋼，塑性、韌性非常好，屬于難切削材料，對切削速度影響很大。切削時切屑變形大、斷屑能力差、易產生積屑瘤，導致工件表面粗糙、切削加工性較差。若切削用量選擇不合理，刀具將急劇磨損。

　　3)因Φ10mm孔與Φ21mm孔相交，加工Φ10mm孔時，若使用Φ10mm鉆頭直接加工成形，當鉆通Φ21mm孔及Φ18mm臺階外圓時，鉆頭將單邊切削，會造成孔的歪斜。

2、專用夾具的設計與使用方法

　　為了解決零件的裝夾定位與裝夾變形問題，根據零件的結構設計了一個彈性定位夾套，如圖2所示。車削加工彈性定位夾套時，一次裝夾加工各外圓、內孔與端面，以保證各內外圓的同軸、各端面與軸線的垂直。彈性定位夾套上1個寬2.4mm、深2mm的槽和1個寬

、深5mm的槽及2個寬0.15mm、長3mm的槽都是在線切割機上一次裝夾加工完成，以保證各槽之間的位置精度。裝夾用的三爪定心卡盤也做了較小的改造，在三爪定心卡盤上固定安裝了1個Φ6mm的定位銷，用于彈性定位夾套在三爪定心卡盤上的圓周向定位。當加工第一個零件時，首先將零件上R1.2mm的凸齒與彈性定位夾套上寬2.4mm、深2mm的槽對齊，裝入彈性定位夾套內，零件底部貼平彈性夾套的Φ42mm孔與Φ38mm孔形成的臺階平面。然后將裝好零件的彈性定位夾套裝夾在三爪定心卡盤上，并使三爪定心卡盤上Φ6mm的定位銷卡在彈性定位夾套上

寬的定位槽內。校正彈性定位夾套上左右兩側寬0.15mm的校正槽并調整三爪定心卡盤位置，使彈性定位夾套上左右兩槽的中心線與機床工作臺X軸平行，此時將三爪定心卡盤用壓板固定在工作臺上即可進行零件加工。

　　裝夾加工下一個零件時，只需按上面的方法步驟將零件裝入彈性定位夾套內，再將裝好零件的彈性定位夾套裝夾在三爪定心卡盤上，并使三爪定心卡盤上Φ6mm的定位銷卡在彈性定位夾套上6mm寬的定位槽內即可。

圖2 彈性定位夾套

3、銑削過程中的加工工藝與參數

　　針對零件的加工難點和切削過程中的力學分析，將對鉆削過程作如下設計：根據端面瞬時切削力經驗公式得知，切削過程中必須減少單位切削力、減小端面刃的切削深度及切削厚度。

　　1)用中心鉆鉆削Φ5mm與Φ10mm處中心孔。主軸轉速選用S500r/min及F8mm/min。

　　2)用Φ5HSS-E鉆頭鉆削加工3-Φ5mm孔及在Φ10mm孔位置處預鉆Φ5mm孔。主軸轉速選用S600r/min及F20mm/min。

　　3)用Φ8mm鍵槽銑刀在Φ10mm孔位置處將Φ5mm擴孔至Φ8mm。主軸轉速選用S400r/min及F10mm/min。

　　4)用高速鋼Φ10mm鍵槽銑刀，在Φ10mm孔位置處將Φ8mm擴孔至Φ10mm。主軸轉速選用S380r/min及F15mm/min。

　　由于鉆頭單邊切削必將造成孔的歪斜，而用未經刃磨的Φ8mm及Φ10mm平底鍵槽銑刀加工時，由于銑刀端面刃瞬間接觸被切削平面時切削寬度較寬、切削力較大、振動較大。所以將鍵槽銑刀的刀尖刃磨成1×45°倒角，所刃磨的倒角起導向作用，定心作用好;且銑刀底平面切削寬度窄，切削阻力大為減小，孔徑尺寸保證良好。

　　使用此夾具裝夾加工閥座零件，解決了零件裝夾變形與裝夾定位問題，極大地提高了零件的加工質量與加工效率。