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盘类零件数控车床加工技术 发表时间：2008-5-20 东风（十堰）发动机部件有限公司 孙耀辉 来源：汽车制造业 关键字：盘类零件 汽车 数控车床 加工 信息化应用调查在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文本 发动机飞轮、刹车盘等是典型的汽车盘类零件。本文将通过加工实例来分析、阐述此类零件在工艺设计、工装设计上的一些关键点及常用设备的选择意见。 ??? 随着数控加工技术的普及，产品质量要求的不断提高，盘类零件已大量采用数控车床进行加工。正确的工艺、工装设计使数控车床呈现出加工精度高、加工灵活等众多特点。 ??? 发动机飞轮、刹车盘等是典型的汽车盘类零件。本文将通过加工实例来分析、阐述此类零件在工艺设计、工装设计上的一些关键点及常用设备的选择意见。 ??? 工艺设计 ??? 盘类零件的数控加工工艺设计，最重要的是将有相互行位公差要求的加工面安排在一道工序内，在一次装夹下完成加工，消除二次装夹误差。 ??? 1、精加工某发动机飞轮（图1） 图1 某发动机飞轮 ??? 若用图2所示的立式多刀自动车床加工，加工工艺为： ??? （1） 精车大平面。安排左、右其中一个刀架车平面，另一个刀架车内孔（φ438mm、φ50mm）。 ??? （2）再精车基准A面。安排左、右其中一个刀架车平面，另一个刀架车内孔（φ128mm）和外圆（φ412mm）。 图2 立式多刀自动车床 ??? 该工艺受机床动作功能限制φ128mm孔与φ50mm孔不能在同一工序内完成，需正反两次装夹加工，由于重复定位误差及夹具制造误差的存在，很难稳定满足产品两孔的同轴度要求。 ??? 为满足产品设计要求，稳定控制产品质量，可采用如图3的数控车床加工，工艺设计上利用数控车床的自动换刀功能采用内孔背镗刀用程序控制从A面加工φ50mm内孔，将φ128mm、φ50mm安排在同一道工序内加工完成。避免重复定位误差及夹具制造误差对加工精度的影响，保证产品φ0.03mm的同轴度要求。 图3 立式数控车床 ??? 2、精加工某发动机飞轮正反两个平面（图4） 图4 某发动机飞轮 图5 专用背镗刀 ??? 一般传统工艺是先精车一面，然后下道工序再精车另一面。第二序工件再次装夹的质量对加工精度（平行度）的影响非常大（用一般三爪卡盘夹紧，工件易产生夹紧抬起）。若采用数控车床，工艺设计上可根据工件的结构特点设计专用刀具（如图5）在一道工序上完成两面的精加工：大平面朝上，程序控制专用刀具背镗F面。因为内孔直径为φ48mm，F面最大加工直径φ100mm，切削宽度26mm，图示专用刀杆的强度最弱处尺寸为20mm，用于精加工强度足够。该工艺方案充分利用了产品的结构特点和数控设备动作控制灵活的特点，不但可减少一道加工工序，节约设备和加工成本，而且可稳定保证加工质量。 ??? 3、 精加工某制动盘 ??? 精加工图6所示基准A面及上下制动面，要满足产品要求三个平面必须一次装夹在同一工序内完成加工，并且要采用图7所示专用刀夹和卡爪，同时精车上下制动面。这样加工并不完全是提高加工效率，更主要的是为了满足产品“两制动面一周厚度变化不大于0.01mm”的质量要求。虽然数控车可以采用两把刀具通过程序控制分别加工。 图6 某制动盘图7 专用刀夹和卡爪 ??? 上下制动面受主轴的摆差、加工变形等因素的影响，很难满足上述要求，只能采用“同时”加工，将系统的误差“同时”反映在上下制动面上才能满足产品的质量要求。两把刀加工完毕后不能直接退刀，否则，将在制动面上留下退刀痕迹。因此，下面一把刀必须具备向下“让刀”动作，然后机床程序控制刀塔上移，使上面的刀具“让刀”后两把刀一起快退，最后，下面一把刀必须向上“复位”，以保证上下制动面尺寸。这样，数控车要配备专用“液压双面刀架”。 ??? 尽管数控车加工精度高、加工灵活，在进行工艺设计时仍要根据产品特点仔细分析，没有正确的工艺设计，再先进的设备也发挥不了它的价值。 ??? 工装设计 ??? 数控车床的主要装夹工具是卡盘，设计使用时应重点考虑卡盘的定心精度，避免工件夹紧变形和抬起现象。 ??? 1、保证定心精度的方法 ??? 当加工面与装夹面有较高的同轴度要求时，卡盘的卡爪一般要在设备本身经过“自车”来保证定位面与主轴轴线同心度。“自车”时应尽量模拟在加工状态下自车：例如“自车”正爪时，应在卡爪行程的中间位置卡紧一个辅具（如图8），并且“自车”时的油缸压力应与正常工作时压力一致。 图8 自车卡爪 图9 某发动机用飞轮 ??? 卡爪“自车”后的圆弧面直径应与工件的卡紧外圆直径尽量一致。同样，“自车”反爪时，最好涨紧一个辅具。 ??? 2、保证端面跳动精度的方法 ??? 工件的轴向定位支撑可以通过调整或“自车”来保证定位点“共