文/李凤初
摘要：本文主要介绍了直角接头在原来普车四爪夹具车削加工效果很不理想后，经过制定和改进新的工艺以及改造夹具。刀具及量具，提高了装夹速度与测量的便利性，使加工效率和产品质量大大提高，同时也提高了经济效益。
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关键词 ：直角快插接头 车削工艺 普车 数控车
一、车削直角快插接头加工工艺分析
直角快插接头是学校合办企业的气动装置加工件，加工数量多且用量大，精度要求高，是配套管夹头件之一，规格16mm×16mm×32mm，零件图技术要求如图1所示。
该零件内孔小，尺寸要求高，测量难度大。从图中看出，零件为四方直角2A12铝材料。加工先用普车四爪加工装夹，再用划线盘找正，固定其中两面爪，再收紧另外两爪夹紧。这样，由于内孔与密封胶圈相合，尺寸要求较高，表面粗糙度为Ra3.2，内锥大端为φ13+0.02，内锥小端按尺寸计算得φ11.26mm，所以摆动小拖板5°，从里到外进行加工切削。加工步骤是先用端面刀车削端面，用φ7mm钻头钻孔，以零件端面为基准钻孔，深度为27.5mm。使用如图3的内孔刀加工内孔φ10±0.02mm的尺寸，到深度为14mm的位置上，再用中拖板横向切削到φ13+0.02处停3秒空刀切削，这样主要为消除刀具横向切削时刀具刚性不足造成的让刀现象。小拖板向外均匀切削8mm，退刀返回零件的端面，此时车床高速进行反转，利用刀具的后角进行切削φ12+0.02处，同时倒出45°角。这样直角快插接头的一端加工完毕，再采取同样的加工方法加工接头另一端。通过上述加工分析可见，该直角快插接头的同心度难保证，尺寸难测量，因此只能剖开接头进行抽检内孔或通过管夹头再进行配合检测。而且从整体的加工数量来分析，每班加工的数量有限，难以满足装配的需要，并且装配后会出现多种不良的问题，如当接头通入气压后，管与管夹头配合紧密度不够，与密封胶圈配合时有漏气现象，并出现杂音现象。
综上所述情况，采用以上加工方法，难以满足大批量的生产需要，不能按时装配交货，从而影响经济效益。为此，我们重新分析该零件的加工工艺，考虑通过改造装夹工艺提高零件的装夹速度，改进加工工艺路线和改革量具及测量方法，以提高生产的质量及数量，满足生产的需要。
二、车削直角快插接头加工工艺的改进措施
1.改进直角快插接头装夹工艺
根据该零件的形状结构分析，该零件规格16mm× 16mm×32mm的四方直角体，内孔尺寸要求高，需定心装夹，还要进行掉头装夹后才能加工完毕。为提高装夹时间，首先，采用45号钢做如图2所示辅具，该辅具在加工过程中要注意保持同心度只允许正负0.1mm，并在轴心线上找出中心点，以便铣出以槽低为测量基准，高2mm，宽30mm的平面，垂直槽低8+0.05处钻孔φ8.75mm，攻螺纹M10。选用M10长20mm六角螺栓，以防在紧固零件时出现螺栓断裂。这样我们只要采用三爪自定心软爪夹具夹紧φ40mm就可以进行装卸零件。由于零件是铝型材料，固定的夹紧力也要注意均匀一致，以免零件变形，影响加工质量。
这样一个简单夹具，既能满足在车床上零件的快速定位装夹，又能在车削加工后迅速拆卸；既节省了时间，又能一次性加工，保证内孔同心度要求。
2.改进刀具及切削工艺
经改良的数控车床GSK980TA与普车都是四刀位的刀架，但区别在于普车的钻头装在尾座上，每加工一个零件都要进行手动钻孔两次。而在加工内孔φ12+0.02处，普车要利用刀具的后角进行加工，而且车床在高速急停后反转加工，这样对车床电动机极易损坏。而在数控车床上加工就可以避免以上存在的问题，而且钻头可装在刀架位上。由于该直角快插接头内孔较细并要求高，因此我们采用W18Cr4V高速钢制造如图3所示刀具，只是刀杆磨成圆形，并在保证内孔加工退刀不碰撞的情况下，刀杆尽可能选取适合的最大直径，以加强车刀的刚性。由于φ10±0.02处垂直于轴心线，所以要求车刀的副偏角要在-2°～-4°之间，主切削刃宽度尽可能少于3mm。另外铝型材料在车削过程中容易使刀具产生积屑瘤，造成加工质量降低，因此有必要把车刀的前角增大。增大前角可使车刀更锋利，切削更顺畅，且切屑容易排出；使切屑底层对前刀面纵向加工时的阻力减少，使摩擦力产生的切削温度降低，这样又能避免积屑瘤的产生，而影响加工精度。
3.改进直角快插接头测量及量具工艺
以往检测直角快插接头时主要靠剖开零件的方式抽检内孔的锥度，或用管夹头进行配合检测，往往难以保证工件的尺寸，而常出现漏气现象，严重的在通压后与胶管分离，因此对直角快插接头的测量要求非常严格。为了减少剖开直角快插接头，笔者将0～125mm两用游标卡尺改造，如图4所示。
首先，把主尺与副尺合上，使主尺与副尺为零，拧紧副尺的紧固螺钉，用线切割将内量爪加工出一个R10内圆弧。圆弧深度应大于3mm，避免在测量锥度时碰到φ10±0.02处而影响测量结果。由于卡尺的内外量爪是刀口形状，而工件内锥度为5°，所以需要将内爪的爪尖与内爪面线切割加工至7°～9°，这样可以更精确地测量出锥度φ13+0.02的尺寸。同时，内量爪的测量面不宜太大，尺寸在2mm较为适合。
量具通过改造后，大大节省了测量时间，提高了检测效果。经实践验证，现在不用剖开式测量，就能快速准确地检验接头工件是否达到接头与管夹头的配合要求。
4.直角快插接头车削工艺方案
直角快插接头车削加工工艺是装夹—钻孔—车端面—车台阶—车锥度—倒角。直角快插接头是2A12铝型材料，该材料的特点是硬度与熔点低（约650℃），切削负荷小，故切削刀具选用高速钢W18Cr4V。该刀具易磨且锋利，可以减少加工中产生的振动及刀具刃口磨损，有利于降低工件表面粗糙度，保证产品质量。我们确定1号刀为端面刀（基准刀），2号刀为内孔刀，3号刀装φ7mm钻头（要制作装钻头的夹具或把钻头柄两侧面进行线切割加工等，图略）。首先，用1号刀车削工件端面，用2号内孔刀加工台阶孔φ12+0.02处，倒角及车削锥度φ13+0.02处。其次主轴转速选用S1200，这样在高速切削时积屑瘤不易产生，也有利于降低表面粗糙度。另外要选用合适的切削液，由于2A12铝型材料熔点低容易粘刀且产生积屑瘤及烂孔等现象，会严重影响加工质量，因此选用2号定子油具有冷却润滑与清洗功能，这样在加工中既能降温润滑，又能提高产品质量并延长刀具寿命。
5.直角快插接头加工的数控工艺编程
根据直角快插接头的加工工艺及相关工序的制定，本程序的工件原点选在左端面，建立工件坐标系为X100﹑Z100，具体编程如下：
O1123
N10 G00 X100 Z100
N20 M03 S600 T0303 M08
N30 G00 X0 Z3
N40 G1 W-31 F40
N50 Z3 F70
N60 G00 X100 Z100 M05
N70 T0101
N80 M03 S1200
N90 G00 X30 Z0
N100 G1 X0
N110 G00 X100 Z100
N120 T0202
N130 G00 X8 Z3
N140 G73 U-4 W0 R0.003
N150 G73 P160 Q230 U-0.3 W0 F100
N160 G00 X12
N170 G1 Z0 F100
N180 W-2
N190 X10 W-1
N200 W-2
N210 X11.3
N220 X13 W-10
N230 X8
N240 Z3
N250 G70 P160 Q230
N260 G00 Z100
N270 X100 M05
N280 M09 T0100
N290?M30
综上所述，改良后的夹具﹑刀具与量具，在普车与数控车加工直角快插接头工件的数量比原来提高了十多倍，而且工件全部尺寸都符合图样的要求，安装时质量稳定可靠，提高了经济效益。
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参考文献：
[1]王光斗.机床夹具设计手册[M].上海：上海科学技术出版社，2000.
[2]罗学科.数控机床编程与操作实训[M].北京：化学工业出版社，2005.
（作者单位：广东省肇庆市交通技工学校）