0 前言

　　箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器和部件中的軸、齒輪等有關(guān)零件連接成一個(gè)整體，并保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來(lái)完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)。因此箱體的加工質(zhì)量直接影響機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。一般箱體類(lèi)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有內(nèi)腔，體積較大，壁薄且不均勻；箱體類(lèi)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(qiáng)大的綜合性機(jī)床，可以通過(guò)一次裝夾實(shí)現(xiàn)多方位、多表面的加工，所以使用加工中心加工箱體類(lèi)零件既能最大限度地發(fā)揮機(jī)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(jiǎn)介

　　加工中心是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的用于加工復(fù)雜形狀工件的高效率自動(dòng)化機(jī)床。加工中心備有刀具庫(kù)，具有自動(dòng)換刀功能，是對(duì)工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。加工中心是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換刀具，自動(dòng)對(duì)刀，自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)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(cè)量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，且在自動(dòng)加工中能排除許多人為因素的影響，加工質(zhì)量好且穩(wěn)定、生產(chǎn)率高。對(duì)加工形狀比較復(fù)雜、精度要求較高的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。

2 箱體零件加工的定位夾緊分析

　　箱體類(lèi)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工表面多，在加工中心上加工既要考慮工序長(zhǎng)，一次定位裝夾需加工多個(gè)表面，還要能適應(yīng)零件粗加工時(shí)切削力、夾緊力大以及精加工時(shí)定位精度高的要求，同時(shí)還要考慮刀具與夾具的干涉碰撞以及夾具和程序間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在確定定位裝夾方案時(shí)要注意：（1）盡量選擇工序基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，以減小定位誤差，提高加工精度；（2）盡可能選擇一個(gè)定位基準(zhǔn)，完成所有能夠加工的表面， 以減少工件的裝夾次數(shù)， 縮短輔助時(shí)間；（3） 盡量選擇一個(gè)大而平的表面作為定位基準(zhǔn)，使定位穩(wěn)定可靠；（4）在確定夾緊方案時(shí)，盡量采用聯(lián)動(dòng)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(shí)間以提高生產(chǎn)效率；（6） 對(duì)工件基準(zhǔn)點(diǎn)不方便測(cè)定的工件，應(yīng)在夾具上設(shè)置找正面，把編程原點(diǎn)設(shè)置在夾具上。綜上所述， 箱體類(lèi)零件的底平面是裝配基準(zhǔn)，選擇底面為定位基準(zhǔn)，滿(mǎn)足基準(zhǔn)重合原則。故箱體類(lèi)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(méi)有用于定位的兩孔，可以先加工出2 個(gè)工藝孔，待工件加工完成后根據(jù)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(gè)自由度（z，x，y），圓柱銷(xiāo)7 限制了2 個(gè)自由度（x，y），削邊銷(xiāo)5 限制了一個(gè)自由度（z），工件實(shí)現(xiàn)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(guò)程中對(duì)刀。

　　使用這種定位方式應(yīng)該注意：（1）用于定位的平面應(yīng)該大而且平， 這樣才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的定位；（2）兩孔之間的距離應(yīng)盡可能地大，可減小定位誤差；（3）菱形銷(xiāo)應(yīng)在兩銷(xiāo)連線(xiàn)的方向削邊，否則會(huì)出現(xiàn)過(guò)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(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低；平口鉗裝夾適用于形狀比較規(guī)則的小型工件。這2 種裝夾方式對(duì)于形狀復(fù)雜的箱體類(lèi)零件，一般都不太適用。結(jié)合前面的定位方式分析，箱體類(lèi)零件可以采用如圖1 所示的聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。

　　該夾緊機(jī)構(gòu)雖然也采用的是螺栓壓板式的裝夾方式， 但由于是聯(lián)動(dòng)夾緊， 只要擰緊夾緊螺母4就可以使工件的2 個(gè)夾緊點(diǎn)處同時(shí)得到夾緊力，簡(jiǎn)化夾緊動(dòng)作，同時(shí)使工件受力均勻，減小變形。在實(shí)際中，可以根據(jù)工件的大小、批量而設(shè)計(jì)成氣動(dòng)夾緊等自動(dòng)夾緊方式。另外，壓板的具體結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)而定，這里只是通過(guò)圖1 說(shuō)明聯(lián)動(dòng)夾緊的工作原理及其特點(diǎn)。

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(yīng)有較高的剛性，在加工中心上加工刀具的長(zhǎng)度應(yīng)在滿(mǎn)足使用要求的前提下盡可能短；（2）重復(fù)定位精度高，同一把刀具多次裝入加工中心主軸錐孔時(shí)，切削刃的位置應(yīng)重復(fù)不變；（3）切削刃相對(duì)于主軸的一個(gè)固定點(diǎn)的軸向和徑向位置，應(yīng)能以快速簡(jiǎn)單的方法準(zhǔn)確地預(yù)調(diào)到一個(gè)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(jù)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(tái)階，粗齒銑刀用于粗加工；細(xì)齒銑刀用于平穩(wěn)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(wěn)性，提高加工精度。選擇切削刃過(guò)端面的立銑刀，端面刃還可用來(lái)加工與側(cè)面相垂直的底平面。

　　3.3 加工孔用刀具

　　箱體類(lèi)零件上通常有很多類(lèi)型的孔， 如螺紋孔、定位銷(xiāo)孔及軸承孔等。對(duì)于尺寸較小的孔，可根據(jù)精度要求選用鉆頭、擴(kuò)孔刀、鉸刀等去加工。而對(duì)于精度要求高的軸承孔的精加工應(yīng)選用精鏜微調(diào)鏜刀。這種鏜刀的徑向尺寸可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行微調(diào)，調(diào)節(jié)方便，且精度高，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

　　調(diào)整尺寸時(shí)，先松開(kāi)拉緊螺釘4，然后轉(zhuǎn)動(dòng)帶刻度盤(pán)的調(diào)整螺母5，待調(diào)至所需尺寸時(shí)，再擰緊螺釘4。使用時(shí)應(yīng)保證錐面的接觸面積，而且與直孔部分同心。導(dǎo)向塊與鍵槽配合間隙不能太大，否則微調(diào)時(shí)就不能達(dá)到較高的精度。

　　刀片的材質(zhì)應(yīng)根據(jù)零件材料確定，包括硬質(zhì)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(shù)，切削用量的選擇會(huì)直接影響加工精度、表面粗糙度、加工生產(chǎn)率、刀具耐用度等。切削用量的選擇，粗加工時(shí)應(yīng)盡量保證較高的生產(chǎn)率； 而在半精加工和精加工中，應(yīng)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(jù)工件的材料及工藝系統(tǒng)的剛度來(lái)決定。切削深度主要影響生產(chǎn)率，同時(shí)還會(huì)影響切削力和切削熱等。在加工中心工藝系統(tǒng)剛度允許的條件下，盡可選取大的切削深度以提高生產(chǎn)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(jìn)行精加工，其余余量盡量在粗加工中一次切去；

　　（2）進(jìn)給量f 進(jìn)給量主要會(huì)影響加工表面的

　　粗糙度值及生產(chǎn)率， 對(duì)切削力和切削熱的影響較小。因此進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)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(yīng)選擇盡可能大的進(jìn)給量進(jìn)行加工，以保證有較高的生產(chǎn)率，而在精加工中則應(yīng)以加工精度和表面粗糙度值作為選擇進(jìn)給量的依據(jù)；

　　（3）切削速度v 切削速度主要會(huì)影響刀具的耐用度。切削速度越高，產(chǎn)生的切削熱越多，刀具的耐用度會(huì)降低。另外在選擇時(shí)還要注意與切削深度和進(jìn)給量相適應(yīng)，以防止機(jī)床過(guò)載。

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

5 結(jié)語(yǔ)

　　在加工中心上加工時(shí)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(jī)床加工工序的銜接；夾具與機(jī)床各部分的干涉等問(wèn)題。另外，加工過(guò)程導(dǎo)致加工誤差的因素是多方面的，一些參數(shù)的選擇要結(jié)合實(shí)際的工藝條件，在不斷的嘗試、總結(jié)中積累工藝數(shù)據(jù)，不斷去完善，逐步優(yōu)化合理。