一、引言

　　液力偶合器利用流體來傳遞動力,相當于一個柔性的聯軸器。外殼與泵輪連接成一個整體,渦輪與工作機械的軸連接。電動機的動力經外殼、泵輪傳給流體,轉變為流體的動能,流體推動渦輪旋轉,從而帶動工作機械運動。液力偶合器外殼〔以下簡稱外殼〕是一個中空的盤類傳動件,要求具有較高的強度和良好的密封性能。同類型、不同規格的液力偶合器,其外殼的結構相似、技術要求相同。圖1所示為某外殼的零件圖,主體材料為鑄造鋁硅合金,與電動機連接部分的材料為45鋼,鑄造時鑲嵌于基體的右端處,內腔與外表面均為曲面,形狀復雜,由鑄造方法獲得,不需加工。外殼的左端面c為軸向設計基準,φ258h7軸心線a為徑向設計基準,其中φ38h7(b面)對φ258h7(a面)的同軸度為φ0.03mm,對左端面c的垂直度為0.02 mm;外殼圓周均布的16個φ8.5孔要求對a、c兩個基準面的位置度φ0.10 mm;加工表面的表面粗糙度的最高要求為ra3.2μm。

　　外殼數控加工的實質是批量不大、結構相似零件的數控加工。從結構和技術要求分析,外殼是一般的數控加工零件,數控加工的主要問題是效率。追求高生產效率是機械加工永恒的主題,數控加工也不例外。針對外殼數控加工的效率,作者從分析機床)刀具)零件組成的工藝系統入手,研究了外殼數控加工工藝路線、切削用量、走刀路線、安裝找正方法和編程方法等對數控加工效率的影響。

二、采用高效的數控加工工藝路線

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

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行加工,特別是高速切削

　　由于數控機床具有剛性好、主軸轉速高、進給速度快、加速度大和防護性好的特點,為采用大切削用量提供了一個良好的加工平臺。數控機床的這些特點比普通機床占有很大的優勢,只有采用大切削用量才能在提高生產率方面發揮它的優勢。因此,應采用高的切削速度、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。因為高速切削加工時間短,工效高,成本低;高速排出的切屑帶走了大量的切削熱,且傳熱時間短,工件溫升低,內應力和熱變形小,精度高;切削系統的工作頻率遠離機床的低階固有頻率,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,實現干切削加工;可加工剛性較差的零件和薄壁零件。

　　數控機床能否發揮應有的作用,關鍵在刀具的應用,這是業內的共識。現在有些企業,雖然添置了價格昂貴的數控機床,卻舍不得添置先進的刀具,不能很好地發揮數控機床的作用,得不到應有的經濟回報,這是值得深思的。選擇刀具,主要是選擇刀具的材料和結構。近年來,刀具材料的性能突飛猛進,對金屬切削技術發展的貢獻越來越大,值得特別重視。刀具材料應根據數控機床的特性和工件材料綜合考慮,既要使數控機床充分發揮其優勢,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,防止引起大的化學磨損,降低刀具的壽命。為此,選擇刀具材料時建議參考表1)1。圖1所示外殼零件選用涂層硬質合金刀具,其性價比高,加工效率比傳統刀具提高很多。

　　2.采用高效的找正方法

　　每加工一個零件,都要進行找正,即確定編程坐標原點在機床坐標系中的坐標。找正方法選擇的好壞,直接影響數控加工零件的精度和生產效率。在數控加工中常用的找正方法有試切法、對刀儀法、尋邊器法、百分表法、千分表法和三微測頭法。試切法和對刀儀法一般用于數控車,尋邊器法、百分表法、千分表法和三微測頭法主要用于數控銑、加工中心。根據外殼的精度和效率,數控車選試切法較好,數控銑、加工中心選尋邊器法、z坐標用對刀儀較好。

　　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〔要保證與a、c面的位置精度〕。找正時要頻繁地進行靠邊接觸,記錄坐標值,計算坐標值和將坐標值輸入數控系統等工作,工作繁雜,易出錯,效率低。為了解決找正的效率問題,用宏程序編制程序,自動設定工件坐標。具體的做法是,數控系統中工件坐標原點在機床坐標系的坐標值是由g54~g59幾個指令設定的,選其中一個,如g55將編制的程序預先輸入數控系統,找正時調出該程序,系統能自動記錄尋邊器測得的x1、x2、y1和y2的值,并自動計算xw和yw,設定工件坐標。(有關細節及數控程序見“宏程序在液力偶合器外殼數控加工中的應用”)。

四、采用宏程序編程,減少編程工作量

　　在數控加工中采用手工編程時,每種規格的外殼分別編制程序,編程的工作量大,程序長而復雜,編制難,檢查也難。如果把外殼相似結構的特征參數作為自變量,用宏程序編程,程序長度可縮短,編程質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構,其次繪制相似結構簡圖,如圖1外殼的圓周孔16-5815,為零件的一種相似結構,它的結構簡圖如圖3,最后設置自變量,編制宏程序本體,將宏程序本體嵌入主程序,加工時用調用程序調出即可(有關細節及數控程序見“宏程序在液力偶合器外殼數控加工中的應用”)。

五、結束語

　　外殼是系列具有相似結構的零件,數控加工時應根據企業的條件,仔細分析機床-刀具-零件組成的工藝系統,選擇合理的工藝方法。通過研究,外殼數控加工時采用高效數控加工工藝路線、大切削用量、高性能刀具和宏程序編程,對提高外殼數控加工效率是合適的。

　　提高數控加工效率,降低加工成本,對數控加工技術的進步,對提高企業的競爭力,具有重要的意義。外殼高效數控加工工藝研究的思路和方法對類似零件的數控加工具有參考價值。