浅谈提高机械加工工件表面质量和加工精度的技术措施

浅谈提高机械加工工件表面质量　和加工精度的技术措施　罗向明　（湖南省电网工程公司　湖南衡阳４２１００２）　摘要：机械产品使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工质量密切相关，零件的加工质量是保证产品质量基　础。本文通过相关工程实例，重点分析了如何提高机械加工精度和表面质量技术。　关键词：机械加工；精度分析；表面质量；加工技术　中图分类号：ＴＨ１６１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—７３４４（２０１３）２２—０１２７—０２　１提高机械加工工件表面质量的措施　１．１制定合理的工艺规程　制订科学合理的工艺规程是保证工件表面质量的基础。科学合理的　工艺规程是加工工件的方法依据。只有制订了科学合理的工艺规程，才　能为加工工件表面质量满足要求提供科学合理的方法依据，使加工工件　表面质量满足要求成为可能。　Ｄｈ　＿ｌ＼表ｌ铸件的分型面的选者及加工余量表　简图　加工面　基本尺　加工余量　加工　代号　等级　余量　Ｄ１　２０ｒａｍ　Ｇ　说明　３．０ｘ２　孔降一级双侧加工　＼　¨　＼、Ｊ。Ｊ＼＇　、　Ｄ２　５４ｍｍ　Ｇ　３．０ｘ２　孔降一级双侧加工　Ｔ２　７０ｍｍ　６　５　单侧加工　Ｔ３　３２ｍｍ　Ｔ４　７０ｍｍ　１．２合理的选择切削参数　选择合理的切削参数可以有效抑制积屑瘤的形成，降低理论加工残　留面积的高度，保证加工工件的表面质量。切削参数的选择主要包括切　削刀具角度的选择、切削速度的选择和切削深度及进给速度的选择等。　：　Ｇ　２．５　６　５　单侧加工　单侧加工　Ｌ—　７　ｊ　１－３工件主要工作表面最终工序Ｊｍｚ方法　工件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工　序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。选择　零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具　体工作条件和可能的破坏形式。　２零件的分析　２．１零件的作用　某一待设计的零件是ＣＡ６１４０车床的拨叉。它位于车床变速机构中，　主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度　和扭矩的作用。零件上方的　２０ｎ＋ｏ　孔与操纵机构相连，下方的＋５４半　孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮　变速。两件零件铸为一体，加工时分开。　图１铸件零件示葸图　４工艺规程设计　４．１选择定位基准　２．２零件的工艺分析　４．１．１粗基准的选择　零件的材料为Ｈ１’２ｏ０，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性　粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而　较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表　对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较　面之间的位置要求：①小头孔　２０以及与此孔相通的击８的锥孔、Ｍ６螺　高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取ｄ）２０　孔的　纹孔；②以　５４为中　【　的加工表面。这一组加工表面包括：　５４　的孔，　不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块ｖ形块支承这两个＋３２　以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求，即击５４　的孔　做主要定位面，限制５个自由度，再以一个销钉限制最后１个自由度，达　上下两个端面与　２　ｍ　的孔有垂直度要求。　到完全定位，然后进行铣削。　由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用　４．１．２精基准的选择　专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济　考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则　精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲　和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小　面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。　头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。　３确定毛坯　４．２制定工艺路线　根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工　方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用　万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之　外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺　及设备设计指导手册》３４６页表ｌ５—３２、１５—３３、１５—３４，选择零件的加工方　法及工艺路线方案如表２。　３．１确定毛坯种类　零件材料为ＨＴ２００。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零　件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制　造工艺及设备设计指导手册》３２４页表１５—５选用铸件尺寸公差等级ＣＴ９　级。　３．２确定铸件加工余量及形状　械制造工艺及设备设计指导手册》３２５页表ｌ５—７，选用加工余量　５机械加工余量、工序尺寸及公差的确定　为ＭＡ—Ｇ级，并确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的　５．１圆柱表面工序尺寸　选者及加工余量如表１所示。　前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面　３－３绘制铸件零件图（见图１）　的各个加工工序的加工余量如表３。　日团　２０＂１３年１Ｏ月　撞　表２零件的加工方法及工艺路线方案表　工序　００１　００２　工序内容　粗铣两端小头孔上端面　粗铣中间孔上端面　定位基准　Ｔ１及小头孔外圆　Ｔ１及小头孔外圆　００３　００４　００５　粗铣中间孔下端面　精铣两端小头孔上端面　精铣中间孔上端面　Ｔ３及　、头　Ｌ　圆　Ｔ１及小头孔外圆　Ｔ１及，Ｊ、头孔夕｝圆　夹具。并设计工序Ｏ１１一钻２一小８锥销孔。本夹具将用于组合机床，刀具为　两根麻花钻，对两个孔同时加工。　本夹具是用来钻两个￣ｂ２０ｍｍ的小头孔，零件图中大小孔的中心距　有公差要求，因此这两个小头孔的中，ｂ　Ｌ／Ｅ也有一定的公差要求。另外，此　中心线为三个侧平面的设计基准，有一定的垂直公差要求，但此工序只　是粗加工，因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动　强度，而精度则不是主要问题。　００６　００７　精铣中间孔下端面　扩两端小头孔　Ｔ３及小头孔外圆　Ｔ１及　、头孔　圆　６．１定位基准选择　底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求，因此应以地面为主要　定位基准，由于铸件的公差要求较大，利用小头孔的外圆表面作为辅助　定位基准时，只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大　小孔的中心距的公差要求，为了提高加工效率，现决定采用两把麻花钻　００８　００９　０ｌ０　精铰两端小头孔　扩中间孔半精镗中间孔　钻２一击８锥销孔、Ｍ６螺纹孔、功Ｍ６螺纹　Ｔ１及小头孔外圆　Ｔｌ及小头孔外圆　Ｔ１及小头孔　Ｏｌ１　铣断　Ｔ１、Ｄ１　同时加工出两个６８ｒａｍ的通孔。　Ｏｌ２　去毛刺　６．２切削力及夹紧力计算　Ｏ１３　检查　由于实际加工的经验可知，钻削时的主要切削力为钻头的切削方　０１４　若某道工序有误返工　向，即垂直于第一定位基准面，在两侧只需要采用两个ｖ型块适当夹紧　后本夹具即可安全工作，因此，无须再对切削力进行计算。　表３各表面的各个加工工序的加工余量表　本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。　加工孔　加工内容　加工　精度等　工序尺寸　表面粗糙度　工序余量　轴向力：　余量　级　Ｒａ（ＬＬｍ）　最小　最大　Ｆ｜＿ＣＦｄ　ｋｐ＝４２０ｘ０．００６　ｘ１．０ｏ．　ｘ１．０＝２．５２Ｎ　铸件　６　ＣＴ９　６４９￣２．０　击５４Ｈ１３　扩孔　扭矩：Ｍｃ＝ＣＭｄ　ｋ　０．２０６￣０．００６　ｘ１．０ｏ８ｘ１．０＝７．４１６ｘ１０￣Ｎ・ｍ由于扭矩　（Ｄ２）　５．８　ＩＴ１２　６５３　６３　２．Ｏ　６　２５　很小，计算时可忽略。　半精镗　Ｏ．２　ＩＴｌＯ　＋５４　３．２　Ｏ．０５　Ｏ．２５　卡紧力为：Ｆ＝Ｆｄ２ｔｘ＝５．０４Ｎ　扩孔　５ｌ８４　ＩＴ１２　也１８　６３　２．Ｏ　６．２５　，４２０　精铰孔　Ｏ取系数ｓ１＝１．５，Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４：１．１则实际卡紧力为Ｆ　＝Ｓ１ｘＳ２ｘＳ３ｘＳ４ｘＦ：　．Ｏ６　Ｉ＿Ｉ１　，４２０　１．６　Ｏ．Ｏ５　０－２５　１０．０６Ｎ使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即　５．２平面工序尺寸　可指定可靠的卡紧力。　表４平面工序尺寸表　７结束语　工序　工序内容　加工余量　基本尺　经济精　工序尺寸　工序余量　零件图规定大孔与小孔的中心距为６８ｒａｍ，采用自动对中具后，定位　号　寸　度　偏差　最小　最大　误差取决于对中块、螺杆以及滑块的制造误差，本工序采用定位销，一挡　铸件　２．５　ＣＴ９　销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来　一ＯＯ１　粗铣两端小头孔上端面　２　５８．５　１２　１．６Ｏ　３．６Ｏ　定的平行于卡具体底版的水平力，因此，工件不在定位销的正上方，进　００２　粗铣中ｆＨＩｌＬ上端面　６　２７　１２　１．６５　６　５　而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应能满足　００３　粗铣中间孔下端面　６　２１　１２　ｌ　７５　６．５　定位要求。　ｏ０４　精铣两端小头孔上端面　Ｏ．５　５８　１１　０３５　１．１６　参考文献　０【）５　精铣中间孔上端面　０　５　２０．５　１Ｏ　０４７　１．】２　［１】张福润，徐鸿本，刘延林，主编．机械制造技术基础．华中科技大学出版　００６　精铣中间孔下端面　Ｏ．５　２０　１Ｏ　０．４７　１．１２　社，２０００．　５－３提高机械／Ｊｕ　Ｔ精度措施　［２］李兆铨，周明研．机械制造技术（上册）．中国水利水电出版社，２００５．　［３］朱鹏超．数控加工技术．高等教育出版社，２００７．　５．３．１选择钻头　选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时ｄｏ＝１８ｒａｍ，钻头采用双头刃磨法，后　收稿日期：２０１３—１０—９　角Ⅸ。＝１２。，二重刃长度ｂ　＝２．５ｒａｍ，横刀长ｂ＝１．５ｒａｍ，宽ｌ＝３ｒａｍ，棱带长度　作者简介：罗向明（１９８３～）男，本科，助理工程师，主要从事电力行业工　ｌ１：１．５ｒａｍ，２６＝１２０。，ｅ＝１０。，１３＝３ｏ。。　作。　５－３－２选择切削用量　（１）决定进给量　查《切》：ｆ＝０．７０～０．８６ｒａｍ／ｒ　１／ｄ＝３０／２０＝１．５＜３　所以：ｆ－０．７０ｒａｍ／ｒ　按钻头强度选择：ｆ＝１．７５ｍｍ／ｒ，按机床强度选择：ｆ－－０．５３ｍｒｎ／ｒ。　最终决定选择机床已有的进给量ｆ－－０．４８ｍｍ／ｒ经校验Ｆｒ＝６０９０＜Ｆ￣，校　验成功。　（２）钻头磨钝标准及寿命　后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为Ｏ．５～０．８ｍｍ，寿命Ｔ＝６０ｍｉｎ。　（３）切削速度　查彻》ｖ　＝１８ｍｍ／ｒ，修正系数：　＝１．０，Ｋｒａｖ＝］．０，Ｋｗ＝１０　Ｋ　＝１．０，Ｋ１　＝１．０，Ｋ￣＝ＩＯ，故ｖｏ＝１８ｍｍ／ｒ。　ｎｓ＝　：３１８．３ｒ／ｍｉｎ　ｄｎ　查《简明手册》机床实际转速为：ｎ　２７２ｆｆｍｉｎ　故实际的切削速度．ｖ　＝　．１５．４ｍｍ／ｒ　６夹具设计　为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用　撞圆　２０１３年１０月