戴光群

摘 要：机械零件加工工艺编排一般都采用常规加工手段，但在一些特殊情况下，采用非常规手段加工零件，会收到意想不到的理想效果，笔者根据实际加工工艺设计环节中的一点体会，与同仁分享。

关键词：阶梯轴孔；非常规；加工工艺

学院校内实训基地接收了一批外部委托加工任务，用于学生实训，任务的内容是加工几十万件铁路车厢链轴（如图1所示），材料为Q235，零件为一阶梯轴，结构并不复杂，左右两端为阶梯，中间有一凹槽，两端中心各有一个直径8mm的孔，如此之大的加工数量，为了提高加工效率必定选用数控机床加工，经过认真分析拟采用如下加工方案：

图1 链轴

将圆钢毛坯用无齿锯切成1200mm长若干段，零件长度30，切槽刀选用宽度为3mm，因此一件需要毛坯长度为33mm，将毛坯圆钢从数控车床主轴外端插入，定位夹紧，先车削右端外圆，为减小机床振动，在数控机床的主轴孔内安装辅助支承。由于数控车床的刀架有4个刀位，因此刀具数量最多4把，加工外圆时采用刀尖角35度、主偏角为90度的外圆车刀，直接精车而成，为了减少装夹次数、提高加工精度，零件左端采用切槽刀切槽，反偏刀从槽部下刀，注意适当减小吃刀深度，外圆切削完成后，换切槽刀切断，零件两端直径8mm的孔在数控机床不便完成，下面着重分析如何合理加工轴端孔。

轴端孔加工有多种方案：

（1）采用普通车床尾座分别安装中心钻、钻头钻孔，这也是最通常的加工思路，能够达到加工精度，但加工效率太差，根本无法满足如此之大加工数量的进度要求。

（2）采用台式钻床加工，先用中心钻钻孔，然后再用钻头钻孔，该方案不可行之处在于，该零件数量极大，装卸零件不方便，钻孔环节全部依靠手工来完成，工人劳动强度大，经过实际操作测试，加工1个零件的两个孔需要1分钟。

（3）采用数控钻铣床加工，在铣床工作台上固定几个三爪卡盘，并记录卡中心坐标，编制一程序专门用于加工轴孔，在实际加工中发现，必须先用中心钻头钻引入孔，再用钻头钻孔，否则，钻出的孔即是偏斜的。

能不能有更好的办法呢？既能高效地完成生产任务，提高效率，又能降低工人的劳动强度呢？为此，经过教研室几位老师的深入研究，总结出一套方案，供大家借鉴。

（4）打破常规做法，采用普通车床加工，所不同的是常规方案是将零件装夹在卡盘上、钻头安装在尾座上，用手工钻孔；新方案（如图2所示）是将钻头装夹在卡盘上，零件安装在刀架上的专用夹具上，采用车床的自动走刀结合快速走刀功能，实现钻孔，拆卸零件时，只需运用机床快速走刀功能将零件远离钻头，扳动扳杆，卸下零件、重新安装零件后，可再次运用快速走刀功能将零件靠近钻头，然后采用自动走刀完成钻孔，在钻孔过程中冷却液始终处于打开状态，防止钻头烧损，车床主轴不用停转。

图2

实施新方案，专用夹具的设计是关键，保证零件精度是根本，提高效率是目标，轴孔与阶梯轴的同轴度是关键，零件在数控车床加工环节为一次装夹，因此，各圆柱面的同轴度均符合要求，可运用零件Φ21轴径定位，以保证孔的同轴度；为了固定专用夹具，可利用刀架的夹紧螺栓夹紧夹具，在专用夹具焊装一块长方体板，用于将夹具与机床刀架联接固定；为了减少拆装零件时间，夹紧机构宜采用凸轮结构，运用凸轮的死点夹紧工件，进一步提高效率，在夹具上设置压缩弹簧，当凸轮松开时，夹具夹口会自动张开，方便零件从专用夹具上取下；为了调整凸轮的死点位置、调整凸轮的夹紧力，在凸轮拉紧螺栓的下方装有高强度调整螺母。

安装专用夹具时需要以下几方面自由度：

（1）夹具中心与车床主轴的中心高度差，可用高度尺多次测量、加上调整垫片进行调整；

（2）夹具中心线与车床主轴中心线是否存在夹角，可在夹具上固定一特制心轴，用百分表测量心轴上下方向是否与机床导轨平行，前后方向是否与机床导轨平行；

（3）夹具中心点是否在主轴中心线上，可通过车床小溜板前后移动逐步调整，直至其误差在允许范围之内，经实际加工，零件的精度一旦符合要求，应尽快固定车床小溜板，使之不能前后移动，并记录手柄刻度，以便于今后调整精度。

该方案的缺点是夹具加工精度要求较高，调整时需要耐心，多个自由度需要同时调整，有一定难度，普通车床耗电量比台式钻床大。在条件允许的前提下，我们还可以考虑采用已冲孔的冲压件作为毛坯，这样加工效率会更高一些，但设备的投入也会相应提高。

经过实践检验，该方案优点是加工效率极高，加工一个零件的两个孔只需要半分钟，比其它方案提高效率一倍以上，劳动强度低，钻孔环节全部由机床自动进给系统完成。该设计方案表明，机械设计工作者应当打破陈规，开拓思路，在常规设备上可以采用非常规加工手段，可能会收到意想不到的效果。只要我们不断思考，不断创新，相信我国的机械制造业终究会走在世界的前列。