1 問題的提出 圖1 檢驗示意圖 圖2 T型槽放大圖
卡盤作為車床的主要附件之一,其加工精度直接影響到設備的整體精度,因此,提高卡盤加工精度一直是研究卡盤制造工藝的關鍵問題。由于我公司使用的MCVD特種車床不用做切削,只將高精度卡盤用于夾持工件(工件重量輕),因此對卡盤精度要求較高。機床廠在制造MCVD特種車床的過程中發現,我公司所要求的特種不銹鋼卡盤精度在現有工藝及設備情況下很難得到保證。對卡盤的具體要求為:六爪自動定心不銹鋼精密卡盤,材質為1Cr18Ni9Ti;采用?30mm驗棒,根據國家標準卡盤精度檢驗指標進行檢驗,要求根部圓跳動小于0.01mm,L=50mm處圓跳動小于0.04mm,卡盤端跳動0.02mm,圓跳動0.02mm;小批量;卡盤僅作夾持用,工件重量小于0.5Kg。卡盤結構簡圖見圖1~3,圖中a=5-0.05mm,b=5+0.1mm,c=15mm,d=8.5mm,D=14+0.05mm。
圖3 卡盤俯視圖
2 加工難點分析 名稱 端跳動(mm) 圓跳動(mm) 檢驗棒(L=50mm) 普通卡盤 0.04 0.04 0.08 精密卡盤 0.04 0.02 0.04 特種卡盤 0.02 0.02 0.02
加工難點:卡盤材料1Cr18Ni9Ti不銹鋼為難加工材料,材質軟且粘,易粘刀,不利于切削加工,難以得到較高的表面質量;卡盤滑座T型槽尺寸較小,因此刀具小且剛性差,加工材質為1Cr18Ni9Ti的不銹鋼卡盤時精度難以保證;卡盤的六爪位置度不易得到保證。
精度分析:卡盤精度主要包括裝配精度和零件加工精度。裝配精度可通過在卡盤裝配完成后再精磨卡爪(保證卡爪同心)來達到,因此保證卡盤精度的難點主要在零件精度的控制,而零件精度則主要由卡盤的進給精度(即螺紋副精度)和卡爪的工作精度(即卡盤座及卡爪的加工定位精度)來控制。對圖紙進行分析不難發現,卡爪的進給精度容易保證,利用數控車床及專用卡具加工即可滿足要求;而卡爪的工作精度不易保證,尤其在加工滑座T型槽時,由于精度要求高、加工尺寸小、不銹鋼材料難切削,因此成為此特種精密卡盤加工的難點。
3 工藝方案分析與選擇
立式數控加工中心銑削工藝
該工藝的特點是利用機床本身的加工精度來保證零件精度。在加工中心上用立銑刀及T型銑刀進行銑削加工是一種常規生產工藝,雖然工藝簡單,但由于卡盤T型槽a、b、c、d尺寸小,精度要求高,所用刀具的尺寸小、剛性差,切削加工工藝性差,再加上卡盤材質為難加工材料,切削性能較差,因此難以保證工件的表面粗糙度,工具損耗大,廢品率高,同時加工中心的運行成本高也會導致工件加工成本的增加。
數控線切割加工工藝
數控線切割機為電火花加工,工藝簡單,加工效率高,但易使工件加工表面硬化,難以保證卡盤精度和表面粗糙度,導致六爪定位精度不高,公差差異大,裝配后的卡爪與滑座之間配合不好,卡盤重復定位精度較低。
線切割加工后再研磨工藝
用數控線切割機加工后留研磨余量0.03mm~0.06mm,增加鉗工工序(卡爪與滑座互研工序),先修整T型槽至標準公差內,再采用選配方式,互研卡爪與滑座。
該工藝既解決了不銹鋼材料難加工的問題,又可滿足電火花加工后卡盤的精度要求。采用選配方式,即將符合公差配合的卡爪與相應的T型槽匹配,可大大提高零件的利用率,降低加工難度。加工實踐證明,該工藝方法具有可行性。右表為采用該工藝加工的卡盤精度與國家標準的對照。
綜上所述,機械加工和鉗工的有機結合仍是一種提高零件加工精度的有效工藝方法,在加工單件、小批量產品時該方法的優勢尤為突出。由于每個企業設備能力參差不齊,充分利用現有設備,合理采用加工工藝,解決生產難題,是企業提高產品質量、降低生產成本的重要方式。
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