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1、技师专业论文工种：加工中心操作工（FANUC 卧式加工中心 TH6580X80 型）题目：加工中心结合专用夹具在床头箱体中的应用加工中心结合专用夹具在床头箱体中的应用摘要床头箱体是机械式车床上的重要零件，其加工质量的好坏将直接影响到机床的使用效果。其外观参考实物图。以往床头箱体外侧孔系加工是在镗床和钻床上完成、轴承镗孔和连接孔的加工，生产效率低且加工质量难以保证，为解决上述问题，我们采用本厂制造的 TH6580X80 卧式加工中心结合精心设计的夹具进行床头箱体加工，取得了很好的应用效果。不但精度能够保证，而且生产效率也显著提高，为工厂创造了可观的经济效益。参考实物图 关键字：加工中心床头正文1
2、、零件工艺过程分析及工序安排箱体类零件具有以下几个特点：第一是加工内容多，需要频繁更换刀具，而且刀具在选择上也是十分的讲究；第二是生产加工的精度要求高，如果采用普通机床进行加工，质量难以保证，而且由于加工工艺流程长，工件周转次数多，生产效率难以提高；第三是床头箱体孔系位置形状复杂，而且大部分为壳体，体积较大，较难装夹。如果采用数控加工中心进行箱体加工，凭借加工中心自身的精度高和加工效率高、刚度好和自动换刀的特点。只要制定好完善的加工工艺流程，设计出合理的专用夹具和选择好加工刀具，编辑出合理完善的加工程序，就完全可以解决上述在加工生产实践中所遇到的问题。鉴于我们使用的设备为双工作台，因此，我们将
3、该工件分两个工作台交替加工，因为床头箱体六个面都需要加工，所以，在第一组夹具中加工两端面镗孔及各个法兰螺纹孔，还有后背方窗及前端置口，在第二组夹具中加工上面置口螺纹孔及底面钻眼和反划。这样可以体现加工中心双工作台在加工中的优势，根据上述工序安排，设计相应的专用夹具。 2、毛坯准备工件装夹到加工中心上的前期准备工序由其它设备来完成，如示意图 A 上底面及外观毛坯面的粗加工，放在普通机床上加工，两端镗孔面和前后两面及上口面由普通铣床统一加工，斜面处由刨床统一刨出，底面由大型数控磨床来统一加工。这样第一是减少了大余量加工造成的热变形；第二是为加工中心提供了必要的定位基准；三是提高了加工的生产效率。外
4、观加工完后，以底面为基准(与加工中心加工时基准一致)将工件放在普通镗床上，进行粗镗。再由大型数控磨床精磨出底面基准。 示意图 A3、第一组夹具的设计和使用及加工工艺过程1.压板 2.弹性定位销 3.定位垫铁及工作台夹紧螺栓 4.弹性定位销 5.调整螺栓 6.底板夹具示意图 1工艺过程及第一组夹具的结构和使用批量的机械加工少不了工装，不仅提高了工件加工精度、减轻了劳动强度，更主要是极大提高了工效。如法兰螺孔的加工，如不采用工装加工，每件需要划线、打样冲，钻孔的孔间精度还难以保证。因此，一套设计合理，结构紧密的工装夹具的作用不容小视。而工艺流程更加重要。比如说，镗孔，可以先精镗孔再倒角，我就可以说
5、，这样做倒角刀用久了磨损，倒角会有毛刺，孔的公差是好的，但是穿轴不过，那样我就把工艺调整一下，先倒角再精镗。又比如，加工一个大孔和大孔圆周分布的小孔，一般先做完大孔再钻圆周上的小孔，我就说这样做了，钻孔时候是深孔钻，冷却不够良好，容易发热，由于热涨冷缩，使孔径变小了，不在公差范围之内，所以制定一套好的工艺流程也相当重要。本工件工序的主要加工工艺是几组轴承孔的镗削加工。按照前文所述，为提高床头箱体的加工质量和生产效率，针对该工件在加工中心上工序的加工特点设计了一套专用夹具见夹具示意图 1，该夹具由 1.压板 2.弹性定位销 3. 定位垫铁及工作台夹紧螺栓 4.弹性定位销 5.调整螺栓 6.底板组
6、成。由于本人所加工的床头工件的实际尺寸要比加工中心的工作台大，因此这套夹具的实际尺寸是按照工件的实际尺寸来设计的，所以需要将夹具固定到加工中心的工作台上。同时也保证该夹具固定到工作台上之后不超范围，即换台时不刮碰到换台门，旋转时不刮碰到机床防护罩。使用时，工件底面平放在四个高度可调的定位垫铁 3组成的平面上，夹具上有两个弹性定位销 2、4 与工件配合，即形成一个典型的一面两销定位，定位销 2、4 设计成弹性的，这是因为工件基准孔为毛基准，其铸造孔径是不规则的，由于定位销具有弹性，即使孔径变化，工件表面仍然能够靠平在 4 个定位销组成的平面上，从而使工件能够快速初定位。然后用调整螺栓将工件左右缝
7、隙顶严，这是因为工件较大靠人工在工作台上敲来敲去，即费时又费力，这几个螺栓用一个小扳手就可以搞定。然后夹紧压板。底板 6 的四面为高精度垂直面，是为夹具在工作台上找正用的。该夹具为采用孔系组合夹具，可快速拼装和调整，并具有定位精度高，加紧牢固可靠，适合批量品种的生产特点。 夹具校正 在主轴上吸上磁力表座，当然表座上要有千分表，将工作台处在机械零度位置，用手轮将千分表延夹具底板 6 的一边找正，反复找正以减少误差。然后固定 3 中的一个螺栓，注意不要用太大的力，接下来用千分表找正 3 上的可调垫铁，将四块垫铁找正在同以平面内，反复找正以减少误差。然后放上工件夹紧压板。建立第一组夹具的工件坐标系夹
8、具找正后，需要建立第一组夹具上工件的工件坐标系。设定工件 A 面坐标系为 G54，B 面坐标系位 G55，选择功能开关至手动输入位置(MDI)，让工件 A 面面向主轴，调出刀库中的检棒，用手轮将检棒靠近 A 面用量块塞紧，测出 A 面 Z 向坐标值，输入 G54 坐标系。X、Y 向坐标值可利用图纸结合机床原始机械坐标值通过计算得出，然后输入 G54 坐标系。同样 B 面的 X、Y 坐标值依据此方法得出，输入 G55 坐标系。下面应注意 G55 面 Z 向坐标值的确定，此坐标值应利用图纸结合机床工作台的原始机械原点计算得出，这样得出的A、B 两面间的距离比较准确。同样，C、D 两面定为 G56
9、和 G57，坐标值同样依照上面方法利用图纸结合机床机械坐标算出。A、B 间距离的计算公式为：L=2H-A-B 其中 L 为 AB 间距离，H 为机床工作台回转中心坐标值的绝对值，A 为 A 面 Z 向坐标值的绝对值，B 为 B 面 Z向坐标值的绝对值。4、第二组夹具的设计和使用及加工工艺过程1.压板 2.垫铁 3.定位销 4.底板夹具示意图 2夹具的找正和第一组夹具相同该工序的主要加工工艺是上口顶盖 E 的螺纹孔加工及底面 F 起固定作用的 22 孔加工，难点在几个 22 孔的反划，需要用到机用反划刀具实现自动反划，其危险系数较高，难度较大。加工此工序的专用夹具见夹具示意图 2，主要是由 1.
10、压板 2.垫铁 3.定位销 4.底板构成，找正后紧固在第二号工作台上。具体使用方法是：工件加工好的 A 面平放于第二号工作台专用夹具的垫铁 2 上，并以夹具上两个定位销 3 为定位基准插入工件上在上道工序已加工好的两个孔中，由于孔的形位精度和尺寸精度较高，这样就可以将工件精确定位在夹具上，同时用垫铁 2 上的 4 个螺栓与其余 4 个孔配合，上紧螺母，为提高装夹刚度，再用夹具上 4 个压板 1 压紧工件，这样就将工件牢牢地固定在夹具上。调出相应加工程序，执行程序即可加工箱体工序 2 的各加工要素了。夹具再设计时严格确保了夹具中心、侧面基准与工作台中心、侧面基准高度一致，这样两个定位销的中心就可
11、以看作为工作台的中心，通过采用两个定位销精确定位，工件装夹后，工件中心与工作台中心基本重合，工件在加装后就不需要进行校正了，从而提高了工件的定位精度和加工效率。 该工序有两个加工面，因此，工件坐标系分别确定为G58、G59，其数值计算参见上文。不同之处在于钻底面孔时为毛坯面 R 的安全高度应在 10 左右比较适合。这样即安全又不浪费时间。 5、程序编制加工中心具有自动换刀装置，能在工件一次装夹自动完成铣、钻、镗、铰、攻螺纹等工序，具有高生产力和质量稳定性的特点。为充分发挥加工中心高效率、多功能的特点，应在加工程序设计上注意工序的划分和工艺方法的合理性，它直接关系到加工中心的使用效率、加工精度、
12、刀具数量和经济性等问题，尽量做到工序集中、工艺路线最短、机床停顿时间和辅助时间最少。设计程序时，应将一次换刀作为一个工步，并注明加工内容和要保证的尺寸要求。工步与工步之间增加 M01 指令，与机床上的 OPTION-AL STOP 开关配合使用，机床换刀后停止运行，可检验换刀的准确性，以对程序进行充分验证，批量加工时只需将 OPTIONAL STOP 开关关闭，程序仍执行连续运行模式。粗铣平面时，加工余量较大，工件会产生较大的热变形，应将粗、精铣分开，使零件能够充分冷却。设计钻孔程序时，应考虑孔的加工精度要求，对于精度要求一般的孔加工，可以不使用中心钻预钻。鉴于钻孔后还要攻丝，因此，可将各孔位
13、置编成子程序，采用 M98 指令呼叫到主程序中，即可方便的重复使用，又可减少编程时坐标的错误。考虑到安全经济的问题，螺孔全部采用柔性攻丝方式，以提高加工效率。精镗孔时，由于一般使用单刃镗刀，编程时还应注意几个问题：一是手上刀时，应先用 M19 指令使主轴定向，然后让刀尖朝外(即面对操作者)进行安装；二是采用G76 指令编程时，应设定相应 Q 值，镗孔完成后，主轴会向刀尖相反的方向移动以定位值(Q)值退刀时，可避免刀具划伤孔表面。由于该工件内外孔的同轴精度要求较高，精镗孔时，应采用合理的转数进给。如果内外孔直径相同，就可以使用一把刀采用直镗的形式完成内外孔的加工，如果内外孔径不同，在编制加工程序
14、时可以先镗孔径大的外孔，然后换刀，利用镗大孔的 X、Y 坐标，通过设定适当的 Z 坐标，使镗刀从大孔直伸过去，完成内侧小孔的镗削。这样，由于采用同一个平面坐标系和同一主轴坐标，可以确保获得很高的同轴度。采用这种方法有一个前提，即两孔间距不能过大，否则会因刀杆过长，在加工时引起振动反而影响加工精度。加工程序总的设计原理是：遵循由粗渐精的原则，先进行粗加工、重切削，去除毛坯上大部分加工余量，然后安排一些发热量小、加工要求不高的部位，使零件在精加工之前有充分的时间冷却，最后再进行精加工。该工件的加工程序顺序为：粗铣各平面钻孔攻丝粗镗孔精铣精镗孔。 6、切削用量选择粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允
15、许的条件下，尽可能选取较大的切削深度，较高的进给量。一般选择的切削深度为56mm，主轴转速 S 为 200300r/min，粗铣平面时主轴移动速度 F为 240mm/min，粗镗孔时主轴移动速度 F 为 90mm/min；精加工时为了获得较好形位精度和表面粗糙度，切削深度可以小一些，一般选择为 0.30.5mm，主轴转速 S 为 300450r/min，精铣平面主轴移动速度 F 为 200mm/min，精镗孔时主轴移动速度为 5060mm/min；钻孔时主轴移动速度为 100mm/min；攻丝时主轴移动速度为主轴转速乘以螺距，该数值不能有小数点。 7、刀具选择面铣刀、镗刀选用机夹可转位刀具，刀
16、片材料为硬质合金或涂层刀片。钻头和攻丝选用内冷式硬质合金整体式刀具。镗内外孔时，由于刀杆较长，长刀杆可以通过不同需要按照模块化刀柄、刀杆系统进行组合；同时，为降低切削时的振动，应选用重金属减振刀杆或阻尼减振刀杆。加工中心所有刀具尽量选用国际标准刀具。刀具规格、专用刀具代号和该刀具所要加工的内容，应列表记录下来，供编程时使用。同时，刀库中所有使用的刀具都必须使用对刀仪进行检测，并将数据输入 OFFSET 内的刀具补偿值中。从性价比上考虑，粗加工时由于毛坯余量大，加工精度要求低，尽量采用国产刀具，如粗铣刀、粗镗刀。精加工时为提高切削效率，获得较好的表面加工质量，刀具的品牌可以选用 BIG、肯纳、日研、山特维克等知名品牌。 8、结论采用加工中心结合专用夹具加工床头箱体，批量生产后，每个工件加工时间约为三小时，仅为过去加工时间的 1/6，加工效率得10到极大的提高。此外，由于机床精度自身的保证，彻底消除了接刀痕，各轴承之间的同轴度也得到了有效保证，从而使床头箱体的加工质量得到了显著的提高，夹具设计简单，实用，使用方便，取得了较好的应用效果。参考文献： 隋明阳 主编 机械
