田立敏 楊濟(jì)森

(中捷機(jī)床有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110142)

所謂“交鑰匙工程”，是指機(jī)床供應(yīng)商根據(jù)用戶的需求提供一攬子制造工藝方案及其產(chǎn)品的過程，其中包括硬件(機(jī)床、工裝夾具、刀具、上下料設(shè)備及連線設(shè)備等)和軟件(加工工藝方案和加工程序等)兩部分。其目的是讓用戶拿到機(jī)床“鑰匙”后馬上就可以生產(chǎn)合格的產(chǎn)品。

由于“交鑰匙工程”涉及到機(jī)床配置、刀具配置、工裝夾具設(shè)計(jì)、工藝方案制定、切削參數(shù)選擇和加工程序編制等諸多技術(shù)環(huán)節(jié)，可以說是一項(xiàng)實(shí)踐性極強(qiáng)、綜合要求很高工作。不但需要技術(shù)人員要有相關(guān)的理論知識(shí)，同時(shí)還要具備相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)。既要對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能、精度、參數(shù)了如指掌，又要熟悉加工工藝、刀具、工裝夾具、數(shù)控編程等多方面的知識(shí)，因此，“交鑰匙工程”的各項(xiàng)技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析和研究就成了相關(guān)技術(shù)人員的必修課程。下面就針對(duì)2006年作者給用戶做的一項(xiàng)交鑰匙工程工作實(shí)例，著重說明此項(xiàng)工作的技術(shù)關(guān)鍵和具體實(shí)施中需要注意的問題。

1 技術(shù)關(guān)鍵

要想把此項(xiàng)工作做好，須從以下幾點(diǎn)著手。

1.1 認(rèn)真分析圖紙

首先分析用戶零件圖紙的技術(shù)要求，包括:零件的材料、精度要求及粗糙度要求，以此確定選取的機(jī)床精度等級(jí)。分析零件圖紙的尺寸要求，確定選取機(jī)床的加工范圍及規(guī)格參數(shù)以及零件在上加工中心之前狀態(tài)即零件的留量。

實(shí)例:參見圖1大閥體圖紙及圖2小閥體圖紙，該零件是油田行業(yè)的典型零件閥體。

零件的外輪廓尺寸:大閥體的外輪廓尺寸長(zhǎng)、寬、高分別是435 mm×235 mm×385 mm;小閥體外輪廓尺寸長(zhǎng)、寬、高分別是265 mm×175 mm×273 mm。

零件的材質(zhì):為ZG20CrMo

主要加工位置:左右法蘭兩端面、外圓、倒角、內(nèi)孔及內(nèi)外斜面，粗糙度為Ra3.2 μm到Ra1.6 μm之間。

加工前狀態(tài):孔及面單邊留量2～3 mm。

1.2 選擇合適機(jī)床

(1)首先根據(jù)零件的精度要求，選擇適合加工要求的數(shù)控機(jī)床，充分了解所選擇數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)精度要求，包括:數(shù)控機(jī)床的定位精度、重復(fù)定位精度、工作臺(tái)的定位精度等。如果對(duì)零件有粗糙度要求的，在選擇機(jī)床時(shí)還要考慮機(jī)床所能達(dá)到的粗糙度要求。零件的粗糙度與零件的材質(zhì)、硬度、選取的刀具、切削參數(shù)及機(jī)床本身有關(guān)，需要綜合考慮。

(2)其次，要考慮為滿足零件加工要求所選取機(jī)床的規(guī)格參數(shù)及特殊配置要求，工作臺(tái)尺寸大小對(duì)零件安裝壓緊位置要求;刀庫(kù)刀具容量，最重要的是加工箱體類零件，需要的刀具長(zhǎng)度及刀具重量是否能滿足機(jī)床，不滿足時(shí)要考慮使用復(fù)合刀具。立加還需考慮主軸端面到工作臺(tái)面距離的確定及有效行程的范圍，臥加需考慮主軸端面到工作臺(tái)中心的距離等等。這些因素在加工中心刀具選擇(特別是刀具形式和長(zhǎng)度)與工裝結(jié)構(gòu)方式設(shè)計(jì)上是有影響的，要綜合考慮。

(3)最后，根據(jù)用戶的實(shí)際要求選擇一款數(shù)控機(jī)床，既能滿足精度要求又能滿足加工要求，且性價(jià)比合理。

在此項(xiàng)目中通過對(duì)兩種零件圖紙的認(rèn)真分析、參考零件的外形尺寸及零件的精度要求，我們選擇的數(shù)控機(jī)床是我公司生產(chǎn)的臥式銑鏜加工中心THP6563×63A，參數(shù)見表1。

表1 設(shè)備參數(shù)

為了滿足該工件車削的要求，在臥式銑鏜加工中心上選用兩個(gè)附件即數(shù)控平旋盤，在平旋盤上安裝車刀車削工件的外圓及倒角，內(nèi)孔及斜面，在平旋盤上安裝反鏜刀反鏜孔，為了保證工件的加工精度要求，數(shù)控平旋盤選用德國(guó)丹得瑞生產(chǎn)，型號(hào)為UC200/BH。

1.3 制訂工藝方案

通過上述對(duì)圖紙的分析、對(duì)數(shù)控機(jī)床的初步選取，為下一步的工藝方案制定打下基礎(chǔ)。工藝方案的制定要統(tǒng)籌考慮，最關(guān)鍵的是制定的工藝方案要有效可行。對(duì)于復(fù)雜的交鑰匙工程有時(shí)要制定多套方案，繪制一系列相應(yīng)的干涉圖、刀具布置圖、裝夾定位簡(jiǎn)圖、工步節(jié)拍圖等，從中選優(yōu)確定最佳方案。

(1)首先要考慮進(jìn)行工件加工時(shí)，機(jī)床各方面的干涉條件是否滿足。如:加工過程中刀具與工件、卡盤及工裝的干涉，特別是滿刀位加工時(shí)，特殊刀具、加長(zhǎng)刀具等干涉情況，中心架與防護(hù)的干涉，刀架與尾座的干涉等，必要時(shí)畫出干涉圖進(jìn)行分析。

(2)再次考慮夾具的定位、夾緊方式。夾具分自動(dòng)、手動(dòng)方式，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)用戶要求和在該機(jī)床上的實(shí)現(xiàn)程度來(lái)確定;夾具的夾緊、定位方式有多種形式，設(shè)計(jì)工藝方案時(shí)要綜合考慮，以定位夾緊可靠、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、方便制造、方便使用為考慮原則。

(3)對(duì)有節(jié)拍要求的加工工件，要考慮為滿足相應(yīng)的節(jié)拍，機(jī)床的能力(即:提高主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度，加大切削用量后，機(jī)床的扭矩及功率等)是否滿足要求。

(4)根據(jù)工件的材料、粗糙度選擇合理的刀具及切削參數(shù)。

設(shè)計(jì)夾具實(shí)例(以小閥體為例)，參見圖3。

該工件的夾具夾緊方式采用手動(dòng)夾緊方式，因?yàn)槲覀兺扑]的設(shè)備是雙工作臺(tái)的，一個(gè)工作臺(tái)用于加工，另一個(gè)工作臺(tái)用于裝夾工件，可以節(jié)省加工工件的輔助時(shí)間，該工件沒有安排在生產(chǎn)線上加工，所以?shī)A具的夾緊沒有必要選用自動(dòng)夾緊方式。

該夾具的定位基準(zhǔn)是以圖2所示工件尺寸273 mm上面及該面上的孔φ98H7和孔φ17.5H7為基準(zhǔn)，即一面兩銷定位(圖2所示工件尺寸273 mm上面及該面上的孔φ98H7和孔φ17.5H7在使用數(shù)控機(jī)床之前已經(jīng)加工完成);滿足六點(diǎn)定位原理，夾緊是通過中心一個(gè)通長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)壓板來(lái)夾緊，一端用長(zhǎng)活結(jié)螺栓固定，另一端用快換螺栓擰緊，保證工件裝夾方便。

1.4 配置合理刀具及切削參數(shù)

(1)根據(jù)不同材料加工確定不同的刀具，一般分為3類:用于鋼件切削的刀具，包括切削低合金鋼、高合金鋼、非合金鋼、鑄鋼;用于鑄鐵件切削的刀具，包括切削灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鋁合金;用于不銹鋼切削的刀具，包括切削不銹鋼、耐熱合金、鈦合金等。

(2)根據(jù)工件加工狀態(tài)(粗、半精、精加工)選擇不同結(jié)構(gòu)形式的刀具(以外圓刀為例):螺釘壓緊，適用于輕切削、精加工，刀片為正前角;杠桿式壓緊，適用于一般情況下的切削，負(fù)前角刀片;螺釘上壓式夾緊，適用于一般情況下的切削，負(fù)前角刀片;楔塊剛性?shī)A緊，適用于惡劣環(huán)境下的強(qiáng)力切削，負(fù)前角刀片。

(3)根據(jù)工件的表面質(zhì)量及粗糙度要求確定刀尖形式和切削參數(shù)。工件表面粗糙度是由工件的材料、熱處理狀態(tài)、硬度及選取切削參數(shù)和刀尖半徑以及工件的剛性、夾具和機(jī)床整個(gè)工藝系統(tǒng)綜合因素來(lái)決定。

編制工藝過程實(shí)例(以小閥體為例)，參見圖4。

參見表2即加工工藝過程及切削用量表，該工件的主要工藝過程是這樣安排的，用平旋盤安裝鏜刀，粗精鏜孔φ65 mm、粗精車φ65 mm孔口斜面20°;用另一個(gè)平旋盤安裝專用刀座，粗精車外圓φ120±0.08 mm、倒角、反粗精鏜孔φ80mm。

表2 工工藝過程及切削用量表

在編制工藝過程中，充分考慮了機(jī)床各方面的干涉條件是否滿足。如:加工過程中刀具與零件、設(shè)備、工裝的干涉;特別是特殊刀具、加長(zhǎng)刀具等干涉情況;本著對(duì)用戶負(fù)責(zé)的態(tài)度，將加工時(shí)每把刀具的編程長(zhǎng)度及安全距離都要進(jìn)行計(jì)算，最后刀具長(zhǎng)度留一定的余量，把所有能發(fā)生干涉的因素都考慮進(jìn)去，最后確定刀具的長(zhǎng)度。

根據(jù)所加工零件的表面質(zhì)量及粗糙度要求確定所用刀具和切削參數(shù)，最終保證零件的精度要求。

2 具體實(shí)施中需要注意事項(xiàng)

(1)首先要把設(shè)備安裝，調(diào)整好，各項(xiàng)精度保證出廠要求，同時(shí)進(jìn)行開機(jī)運(yùn)行，以保證設(shè)備的穩(wěn)定性。

(2)夾具進(jìn)行安裝調(diào)試，夾具與設(shè)備和工件有發(fā)生干涉的地方，及時(shí)進(jìn)行修改。

(3)根據(jù)技術(shù)協(xié)議要求，清點(diǎn)設(shè)備附件和刀具，刀具要測(cè)量好刀補(bǔ)，為編制加工程序做好準(zhǔn)備。

(4)確定好機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系，要把加工程序編制好，刀具放在刀庫(kù)上，加工程序要進(jìn)行多次運(yùn)行，如果有不妥的地方，及時(shí)修定。

3 結(jié)語(yǔ)

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的切削驗(yàn)證，所做的工藝方案完全可以滿足用戶零件的精度要求，通過優(yōu)化切削程序，也滿足了該件節(jié)拍的要求，達(dá)到用戶要求。

本文所介紹的技術(shù)關(guān)鍵都是在此項(xiàng)工作中需要認(rèn)真注意的地方，總之，交鑰匙工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，每位從事該項(xiàng)工作的技術(shù)人員都應(yīng)本著對(duì)用戶負(fù)責(zé)的態(tài)度，認(rèn)真細(xì)致地做好每一項(xiàng)技術(shù)工作，才能夠真正當(dāng)好用戶值得信賴的總工藝師。