一、引言

　　液力偶合器利用流體來傳遞動(dòng)力,相當(dāng)于一個(gè)柔性的聯(lián)軸器。外殼與泵輪連接成一個(gè)整體,渦輪與工作機(jī)械的軸連接。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)外殼、泵輪傳給流體,轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的動(dòng)能,流體推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)工作機(jī)械運(yùn)動(dòng)。液力偶合器外殼〔以下簡稱外殼〕是一個(gè)中空的盤類傳動(dòng)件,要求具有較高的強(qiáng)度和良好的密封性能。同類型、不同規(guī)格的液力偶合器,其外殼的結(jié)構(gòu)相似、技術(shù)要求相同。圖1所示為某外殼的零件圖,主體材料為鑄造鋁硅合金,與電動(dòng)機(jī)連接部分的材料為45鋼,鑄造時(shí)鑲嵌于基體的右端處,內(nèi)腔與外表面均為曲面,形狀復(fù)雜,由鑄造方法獲得,不需加工。外殼的左端面c為軸向設(shè)計(jì)基準(zhǔn),φ258h7軸心線a為徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn),其中φ38h7(b面)對(duì)φ258h7(a面)的同軸度為φ0.03mm,對(duì)左端面c的垂直度為0.02 mm;外殼圓周均布的16個(gè)φ8.5孔要求對(duì)a、c兩個(gè)基準(zhǔn)面的位置度φ0.10 mm;加工表面的表面粗糙度的最高要求為ra3.2μm。

　　外殼數(shù)控加工的實(shí)質(zhì)是批量不大、結(jié)構(gòu)相似零件的數(shù)控加工。從結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求分析,外殼是一般的數(shù)控加工零件,數(shù)控加工的主要問題是效率。追求高生產(chǎn)效率是機(jī)械加工永恒的主題,數(shù)控加工也不例外。針對(duì)外殼數(shù)控加工的效率,作者從分析機(jī)床)刀具)零件組成的工藝系統(tǒng)入手,研究了外殼數(shù)控加工工藝路線、切削用量、走刀路線、安裝找正方法和編程方法等對(duì)數(shù)控加工效率的影響。

二、采用高效的數(shù)控加工工藝路線

　　工藝路線是數(shù)控加工的總體方案,直接影響零件的加工質(zhì)量和效率。制訂數(shù)控加工工藝路線必須根據(jù)企業(yè)的條件,仔細(xì)分析機(jī)床-刀具-零件組成的工藝系統(tǒng),特別是機(jī)床。數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度高,可換刀,能連續(xù)進(jìn)行多種表面的加工,但加工費(fèi)用高。外殼類似于中空的盤類零件,加工表面多般為回轉(zhuǎn)表面、端面以及小孔。基于效率考慮,工序應(yīng)集中安排,最好在一道工序中完成所有的加工任務(wù)。如果在車削中心或臥式加工中心加工,可以基準(zhǔn)面a和c為精基準(zhǔn)完成外殼加工,其中徑向孔和斜向孔需用動(dòng)力頭。用粗基準(zhǔn)定位加工基準(zhǔn)面a和c時(shí),找正工作量大、切削工作量小時(shí),應(yīng)選用普通車;反之,應(yīng)選數(shù)控車。如果沒有上述設(shè)備,小孔只能在立式加工中心或數(shù)控銑床上加工,工藝路線較長,效率較差。總之,高效的數(shù)控加工工藝路線應(yīng)盡可能短、工序應(yīng)集中,減少安裝、找正的工作量,提高效率;以粗基準(zhǔn)定位加工時(shí),應(yīng)以效率作為選擇數(shù)控加工的依據(jù)。

三、采用高效的切削用量和找正方法

　　1.采用大的切削用量、高切削性能的刀具進(jìn)行加工,特別是高速切削

　　由于數(shù)控機(jī)床具有剛性好、主軸轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給速度快、加速度大和防護(hù)性好的特點(diǎn),為采用大切削用量提供了一個(gè)良好的加工平臺(tái)。數(shù)控機(jī)床的這些特點(diǎn)比普通機(jī)床占有很大的優(yōu)勢,只有采用大切削用量才能在提高生產(chǎn)率方面發(fā)揮它的優(yōu)勢。因此,應(yīng)采用高的切削速度、大的背吃刀量,以及在保證表面粗糙度要求的前提下采用大進(jìn)給量。采用大切削用量的核心提高切削速度,盡可能采用高速切削。因?yàn)楦咚偾邢骷庸r(shí)間短,工效高,成本低;高速排出的切屑帶走了大量的切削熱,且傳熱時(shí)間短,工件溫升低,內(nèi)應(yīng)力和熱變形小,精度高;切削系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)離機(jī)床的低階固有頻率,工件的表面粗糙度好;可加工淬硬鋼(hrc45~65),取代電加工和磨削加工;可省去切削液,實(shí)現(xiàn)干切削加工;可加工剛性較差的零件和薄壁零件。

　　數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮應(yīng)有的作用,關(guān)鍵在刀具的應(yīng)用,這是業(yè)內(nèi)的共識(shí)。現(xiàn)在有些企業(yè),雖然添置了價(jià)格昂貴的數(shù)控機(jī)床,卻舍不得添置先進(jìn)的刀具,不能很好地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用,得不到應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)回報(bào),這是值得深思的。選擇刀具,主要是選擇刀具的材料和結(jié)構(gòu)。近年來,刀具材料的性能突飛猛進(jìn),對(duì)金屬切削技術(shù)發(fā)展的貢獻(xiàn)越來越大,值得特別重視。刀具材料應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特性和工件材料綜合考慮,既要使數(shù)控機(jī)床充分發(fā)揮其優(yōu)勢,又不能過分地追求刀具材料的高性能,使刀具成本過高。還要使刀具材料與工件材料合理匹配,防止引起大的化學(xué)磨損,降低刀具的壽命。為此,選擇刀具材料時(shí)建議參考表1)1。圖1所示外殼零件選用涂層硬質(zhì)合金刀具,其性價(jià)比高,加工效率比傳統(tǒng)刀具提高很多。

　　2.采用高效的找正方法

　　每加工一個(gè)零件,都要進(jìn)行找正,即確定編程坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。找正方法選擇的好壞,直接影響數(shù)控加工零件的精度和生產(chǎn)效率。在數(shù)控加工中常用的找正方法有試切法、對(duì)刀儀法、尋邊器法、百分表法、千分表法和三微測頭法。試切法和對(duì)刀儀法一般用于數(shù)控車,尋邊器法、百分表法、千分表法和三微測頭法主要用于數(shù)控銑、加工中心。根據(jù)外殼的精度和效率,數(shù)控車選試切法較好,數(shù)控銑、加工中心選尋邊器法、z坐標(biāo)用對(duì)刀儀較好。

　　外殼用尋邊器法找正的原理如圖2所示。因538h7孔較小,最好用5290外圓柱面作找正基準(zhǔn)〔要保證與a、c面的位置精度〕。找正時(shí)要頻繁地進(jìn)行靠邊接觸,記錄坐標(biāo)值,計(jì)算坐標(biāo)值和將坐標(biāo)值輸入數(shù)控系統(tǒng)等工作,工作繁雜,易出錯(cuò),效率低。為了解決找正的效率問題,用宏程序編制程序,自動(dòng)設(shè)定工件坐標(biāo)。具體的做法是,數(shù)控系統(tǒng)中工件坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值是由g54~g59幾個(gè)指令設(shè)定的,選其中一個(gè),如g55將編制的程序預(yù)先輸入數(shù)控系統(tǒng),找正時(shí)調(diào)出該程序,系統(tǒng)能自動(dòng)記錄尋邊器測得的x1、x2、y1和y2的值,并自動(dòng)計(jì)算xw和yw,設(shè)定工件坐標(biāo)。(有關(guān)細(xì)節(jié)及數(shù)控程序見“宏程序在液力偶合器外殼數(shù)控加工中的應(yīng)用”)。

四、采用宏程序編程,減少編程工作量

　　在數(shù)控加工中采用手工編程時(shí),每種規(guī)格的外殼分別編制程序,編程的工作量大,程序長而復(fù)雜,編制難,檢查也難。如果把外殼相似結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)作為自變量,用宏程序編程,程序長度可縮短,編程質(zhì)量和效率可大大提高;外殼類零件用宏程序編程的思路是,首先找出外殼類零件的相似結(jié)構(gòu),其次繪制相似結(jié)構(gòu)簡圖,如圖1外殼的圓周孔16-5815,為零件的一種相似結(jié)構(gòu),它的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3,最后設(shè)置自變量,編制宏程序本體,將宏程序本體嵌入主程序,加工時(shí)用調(diào)用程序調(diào)出即可(有關(guān)細(xì)節(jié)及數(shù)控程序見“宏程序在液力偶合器外殼數(shù)控加工中的應(yīng)用”)。

五、結(jié)束語

　　外殼是系列具有相似結(jié)構(gòu)的零件,數(shù)控加工時(shí)應(yīng)根據(jù)企業(yè)的條件,仔細(xì)分析機(jī)床-刀具-零件組成的工藝系統(tǒng),選擇合理的工藝方法。通過研究,外殼數(shù)控加工時(shí)采用高效數(shù)控加工工藝路線、大切削用量、高性能刀具和宏程序編程,對(duì)提高外殼數(shù)控加工效率是合適的。

　　提高數(shù)控加工效率,降低加工成本,對(duì)數(shù)控加工技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)提高企業(yè)的競爭力,具有重要的意義。外殼高效數(shù)控加工工藝研究的思路和方法對(duì)類似零件的數(shù)控加工具有參考價(jià)值。