浅谈曲线导轨数控加工工艺方案

浅谈曲线导轨数控加工工艺方案

盘荣锋

（博创智能装备股份有限公司广东广州511340）

摘要:数控加工柔性好，自动化程度高，适宜加工轮廓形状复杂的曲线、曲面零件，以及孔系、槽等加工的复杂箱体、棱体零件。在设计零件的数控加工工艺时，既要遵循普通加工工艺的基本原则和方法，又要考虑数控加工本身的特点和零件编程要求，还有了解零件的使用，选择合适的加工工艺方案等，进行探讨和分析。

关键词:曲线导轨；数控加工；工艺方案

1曲线导轨零件加工存在的问题

曲线导轨零件如图1所示。毛坯材料为Q235A钢材，毛坯采用钢板卷圆方式成型。导轨面加工要求平行度0.05，面轮廓度0.02表面粗糙度Ra1.6。详见图1。导轨面要求很平滑，不能有明显的接刀痕。根据设计的要求，有接刀痕影响轴承或滚轮在上面行走的顺畅。这对加工质量提出了严格要求。单位原先使用立式加工中心三轴联动加工，因此质量不好控制，加工刀纹影响导轨使用，要加上人工抛光才能改善。

图1曲线导轨零件局部图

2曲线导轨零件加工工艺方案设计

2.1工艺方案一

原先是使用立式加工中心三轴联动加工，操作方便，工装简单，找正方便，对操作人员要求不高，但对机床的精度要求以及刀具的综合性能高。先分析用立式加工中心来加工曲线导轨的工艺。

由于零件的毛坯是钢板卷圆成型，具体步骤是先用夹块固定零件，(1)在立式加工中心上铣削底面；在底面钻好螺纹孔。(2)将零件装在专用工装，夹好后，铣出两边圆弧起点与终点；运用三轴联动的方式编程加工导轨曲面，用球刀精加工保证零件的平行度以及曲面的轮廓度。

工艺方案一的缺点：由于零件壁厚薄，圆弧半径大,易变形，立式加工中心三轴联动加工留下的接刀痕明显、不圆滑平顺。

2.2工艺方案二

工艺方案二，在方案一上有两处改进，第一，结合导轨与之相应安装的零件来考虑。第二改进编程的刀具路径。

工艺方案二的准备：卧式加工中心，回转工作台大小：2000*2000；行程：X:4500,Y:3000,Z:3500，B：360°。

工件的找正：如图2，

图2零件装在工作台图3导轨与机座装配

(1)做一套工装，为了保护工作台，工装大小按工作台尺寸做，工装中心配一柱销使它能与工作台中心的定位孔同心，工装底面一边有定位键镶再工作台T型槽，工装上安装工件的螺纹孔的位置在CAD图将工件摆好，利用工件上的通孔位置画螺纹孔，使工件中心线与工装的中心线重合，按CAD图编程加工钻攻螺纹孔，该工装能一次装两件，分别装在两边。

(2)将工装锁紧在工作台上。将工件锁在工装上，工件中心线与回转中心线共线，得出工件中心与回转工作台中心的距离。在设置工件坐标系时，按回转中心与工件中心的中心距输入G54坐标系(以G54为例)，在编程时也按图中的位置放置工件编程，后处理时数据不以工件坐标系，而以机床坐标系。这是要解决工件中心不与回转中心同心的情况下，为了能加工工件实际的曲线而特殊处理。为了保证工作台平衡，在另一侧可按此方式装夹另一件导轨，加工完一件后，可旋转另一个再加工。

工艺处理具体如下：

1）将与导轨装配的机座加工好。

2）在立式加工中心上铣削底面和侧圆弧安装面；在底面钻好螺纹孔。

3）将零件装在机座上，用螺钉锁紧。如图3所示。

4）将好的导轨装夹在卧式加工中心上，校正零件夹紧。找正中心和工件原点。利用X、Y轴与回转工作台B轴联动加工方式编程加工，Z轴控制切削深度，分层铣削。精加工是利用立铣刀侧刃加工曲线导轨面与直导轨面，获得平顺圆滑的导轨，也达到光滑的表面粗糙度。

如果采用导轨单独夹紧加工，零件容易变形，因为夹块夹紧力大时，受力集中在零件壁上，零件细长壁薄强度低，刚性差，易变形。夹紧力偏小时，零件在铣削时受切削力的影响使零件松动，严重时出现震刀。而装配在机座上加工能有效地减少变形，因为由装配面零件的外侧表面相配合，导轨底面和侧面有螺钉紧固。能增大零件的接触面积，增大夹紧力的作用面积，使零件支持面增大，紧固力均匀分布在零件上，提高零件定位精度，机座采用焊接结构，有足够的刚性和强度，减小零件变形，甚至避免零件变形。

结论：在试验方案二后，通过方案一与方案二对比，工艺方案二用铣刀侧刃加工，使得导轨面平滑过渡，达到了粗糙度要求，也有效地减少薄壁导轨零件的切削变形和夹紧变形，能有效控制零件的尺寸精度，提高了零件的加工精度。如图4。

图4零件加工后局部示意图

3结束语

上述主要是讲述了半径较大的曲线导轨零件在加工中出现的问题及采取的一些措施，正确掌握零件的安装和夹紧，采取导轨与装配零件结合，减少加工中的变形，是解决零件变形的关键。在实际加工生产中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千差万别，加上材料不同等多方面因素的影响，在对零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使制定的加工方案合理，从而达到高质量、高效率的目的。

参考文献:

[1]吴明友.数控铣床(FANUC)考工实训教程.北京：化学工业出版社，2006年

[2]张国文．机械制造基础．北京：人民邮电出版社，2006年．

[3]杨叔子.机械加工工艺师手册.北京：机械工业出版社，2001年．