凸轮槽螺柱零件的车铣复合加工数控技术

1 引言

    机械零件由于功能的多样性而构成复杂的结构特征，这些零件的结构往往不能由单一的设备来完成加工，而需要南车、铣等工序配合实现，对于异型结构更需要配置专用工装夹具、数控转台等附件形成多轴加工设备，并正快速普及到民用工业中，为复杂结构机械零件的加工制造提供了有效的解决方案。数控加工工艺编排的一般规律是：粗加工工序利用常规的数控车床、数控铣床设备完成，去除大余量，半精加工、精加上依照不同的结构特点选取相匹配的设备完成，而定位要求高、型面复杂等结构则在多轴的数控机床上完成。

2 螺柱零件的技术要求及工艺分析

　　图1所示的螺柱零件作为所属部件的传动及连接核心，具有多结构特征、高形位精度等技术要求。以下分析其结构特征及编制相应数控车铣加工工艺，结合CimatronE的四轴加工策略完成数控编程和零件加工。

图1 螺柱零件的主要结构特征

　　从图1所示的螺柱零件结构特征分析，螺柱零件在所属部件中与多个其它零件连接，并产生相对运动，其配合结构多，结构形状精度和结构间的位置精度要求高。(1)直径φ65的外圆柱面与旋盖配合，零件中心的阶梯通孔与芯轴、锁紧环配合，外圆柱面和阶梯通孔均要求很高的圆度、同轴度和表面光洁度，适合选用数控车削加工方式；(2)半圆凸台与底座配合，半圆凸台的造型轮廓在装配环境中投影到底座上造型，以保证半圆凸台特征与底座半圆凹槽的形状吻合程度，否则将会因为形状错位而难以配合，适合采用配做的数控铣削加工方式；(3)圆柱凸轮槽、键槽及锬紧螺孔、对称平面在圆周方向要求较高的90°定位，以保证零件联接及运动的准确性，分别加工将因多次装夹而产生累积的位置误差，导致后边装配困难，因此采用四轴的定向加工，一次装夹完成加工，保证其相对的位置精度而实现装配要求。(4)半圆凸台及其上的锁紧螺孔、定位销通孔与外圆周向的结构也有较高的位置精度要求，需要最后通过平口钳夹紧对称平面这一工艺结构进行铣削加工和孔加工。

　　螺柱零件材料为45钢，数量不多，为小批量生产，毛坯采用实心圆棒料，规格为：直径φ70mm，高度45mm。数车加工采用硬质合金的机夹式刀具，数铣加工采用硬质合金的整体式刀具。螺柱零件的结构较多，工艺过程依照装夹次数最少原则编排结构特征的加工顺序，而每一结构特征分粗、精加工两工步进行。粗加工用大刀具快速地加工出工件大致形状，保留适当余量，精加工根据具体结构特征采用不同的刀具及工艺分区域加工，保证加工效果和加工精度。主要的工艺过程如表1所示。

表1 螺柱零件数控加工工艺过程