Cr12MoV刚性不规则罩壳的铣削加工

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(贵州振华群英电器有限公司，贵州 贵阳，550018)

1 引 言

随着企业的发展，各类产品层出不穷，各种结构的产品也相应的出现，相对于传统的电子元器件罩壳，该罩壳运用铣削加工时所采用的装夹方式或是次数均相对复杂和增加。罩壳整体外形虽然是长方体，但增加相应的阶面后，则出现了许多薄避面，加工时易变形；罩壳材料是Cr12MoV，铣削过程材料极易粘刀，从而造成崩刀或是零件开裂。

2 结构分析及工艺方案确定

罩壳形状如图1、图2所示，该零件形状复杂，根据公司现有的生产条件，采用多工序，多次装夹加工。加工工艺要遵循基准先行，粗精分开的原则。采用普车、数控车床、加工中心三种不同的设备依次完成各工序的加工。

加工时按以下工序依次进行：毛坯圆棒料→普车粗加工外圆、内孔→数控车车制外圆、内孔、台阶孔→调头平端面、车台阶孔、环形槽→加工中心铣四方→加工中心铣底面台阶、孔、各螺纹孔→加工中心铣正面台阶、孔、螺纹孔→加工中心铣右侧面台阶、孔、螺纹孔→加工中心铣左侧面台阶、孔、螺纹孔→铣左、右两侧边斜面→铣大端面各孔→铣小端面四方台阶、孔、螺纹孔→铣右面U型槽

3 工艺线路

3.1 普车粗加工外圆和内孔

按要求车制外圆内孔，其中外圆、内孔以及孔深单边均留2mm余量，增加工艺搭子，工序简图如图3所示。

3.2 数控车车制外圆、内孔、台阶孔

根据零件特征：外圆刀两把，镗孔刀两把；夹持搭子端，拉直，找正，半精车时主轴转速设为600rpm，走刀量设为(0.1-0.15)mm/转；外径留余量0.4mm，内孔留余量0.2mm。精车时，主轴转速设为750rpm，走刀量设为0.02mm/转，此时主轴转速适当提高能保证零件表面粗糙度要求。本工序作为后续工序的定位基准，必须是一次装夹进行加工，才能保证好同轴度。工序简图如图4所示。

3.3 调头平端面、车台阶孔、环形槽

刀具配备：平面刀1把，镗孔刀2把，切槽刀1把。用铜皮包住图4已加工好的外圆面，三爪液压压力调整为0.8MPa后夹紧工件，用百分表拉直、找正，检查零件的平面跳动度。

平端面时主轴转速设为600rpm，走刀量按0.1mm/转，吃刀深度为0.2mm，此时进刀不宜进行大的切削量，防止工件在切削力的影响下出现松动而造成对工件外圆的损伤。搭子切除后，及对该面车台阶孔，此时主轴转速设为750rpm，走刀量为0.2mm/转，车内孔环形槽时主轴提高到1000rpm，走刀量按0.01mm/转，走刀量过大易造成崩刀。工序图如图5所示。

图1 罩壳三维图

图2 罩壳平面视图

图3 工序简图

图4 工序简图

图5 工序图

3.4 加工中心铣四方

总的加工方案为：先粗铣，后精铣；并保证相邻面垂直、相对面平行，为后面的工序提供加工基准。

刀具配备：采用硬质合金刀具，φ12粗铣刀、精铣刀各1把。

夹具：机用平口虎钳、平行垫铁。

夹持方式：虎钳锁死后再加力一圈半，防止力过小工件松动，过大又造成工件变形；采用竖夹，增加受力面积，夹持时零件底面垫上平行垫铁，并用铜棒轻轻敲平，用手抽动或推动垫铁不动即可；用深度尺定位置，只用分中一次即可完成两相对平面的加工；Z轴方向保证铣削处高出虎钳1mm。工件夹持方式如图6所示，本工序加工完毕，如图7所示，所用的铣削参数如表1所示。

图6 工件夹持方式

图7 工序加工效果图

加工方式转速(rpm)走刀量(mmpm)切削深度(mm)粗铣6505000.5精铣7502500.15

粗铣时，各面留余量0.2mm，平行度、平面度均小于0.05mm。

3.5 加工中心铣底面台阶、孔、各螺纹孔

加工顺序：钻孔→粗精铣台阶→精铣孔→攻丝。

刀具配备：Φ10粗铣刀、Φ4和Φ8精铣刀、Φ6半精铣刀、Φ1.5中心钻、Φ1.65钻头、Φ4钻头、Φ6平底钻、M2丝锥、M5丝锥。

夹具：机用平口虎钳、平行垫铁。

夹持方式：夹持方式与3.4工序所述的方式一样，在这里不进行重述。本工序加工效果图如图8所示，铣削参数如表2所示。

3.6 铣正面台阶、孔、螺纹孔

加工顺序：钻孔→粗精铣两台阶面→精铣孔→攻丝。

刀具配备：Φ12粗铣刀、Φ10精铣刀、Φ8底面铣刀、Φ4精铣刀、Φ1.5中心钻、Φ1.65钻头、Φ4钻头、Φ6平底钻、M2丝锥。

夹具：机用平口虎钳、平行垫铁。

夹持方式：夹持方式与3.4工序所述的方式一样，在这里不进行重述。本工序加工效果如图9所示，铣削参数如表3所示。

图8 工序加工效果图

图9 工序加工效果图

刀具转速(rpm)走刀量(mmpm)切削深度(mm)Φ10粗铣刀6505000.5Φ6半精铣刀800300 3Φ8精铣刀850200铣底:0.15Φ4精铣刀9002502Φ1.5中心钻1650500.1Φ1.65钻头1200500.3Φ4钻头800 50 0.5Φ6平底钻600500.5M2丝锥3001200.3M5丝锥2001600.5

表3 铣削参数表(三)

3.7 铣右侧面台阶、孔、螺纹孔

加工顺序：钻孔→粗精铣两台阶面→精铣孔→攻丝。

刀具配备：Φ12粗铣刀、Φ10半精铣刀、Φ6半精铣刀、Φ8精铣底刀、Φ6精铣刀、Φ4精铣刀、Φ1.5中心钻、Φ1.65钻头、Φ4钻头、Φ6平底钻、M2丝锥。

图10 工件夹持图

夹具：机用平口虎钳、平行垫铁。

夹持方式：平口虎钳锁死后再加力一圈半，防止力过小工件松动，过大又造成工件变形；采用竖夹，增加受力面积，夹持时零件底面垫上平行垫铁，并用铜棒轻轻敲平，用手抽或推垫铁不动即可，机床Z方向保证铣削处高出虎钳1mm。每件用深度尺定位置，分中找正一次即可加工。工件夹持图如图10所示，零件工序图如11所示，所用的铣削参数如表4所示。铣削时，工件台阶深，拐角R小，刀具刚性差，走刀不宜快，故采用两把Φ6和Φ4精铣刀精铣，走刀时拐角注意减速控制，防止拐角发生过切或断刀。

图11 零件工序图

3.8 铣左侧面台阶、孔、螺纹孔

由于左右两侧台阶面、孔、螺纹孔形状一致，所使用的刀具、夹具、夹持方法、以及加工参数均一致，在这里不进行重述。

3.9 铣左、右两侧边斜面

加工顺序：铣完一面，再铣另一面。

刀具配备：Φ12粗铣刀、Φ10精铣刀。

夹具：机用平口虎钳、平行垫铁、45°靠模块。

夹持方式：平口虎钳锁死后再加力一圈半，防止力过小工件松动，过大又造成工件变形；采用横夹方式，夹持两孔端面，夹紧力保持一致,夹紧时，垫铁下方加45°靠模块，工件放在垫铁上且侧边靠上45°靠模块，及工件与垫铁形成45度夹角，利用深度尺定位Y方向，分中对刀。工件夹持方式如图12所示，本工序加工效果如图13所示，铣削参数如表5所示。铣削前，检查工件与靠模块是否靠平，并设置好刀具的安全高度，防止两斜面有高度差而引起撞刀。

表4 铣削参数表(四)

图12 工件夹持图

图13 工序加工效果图

3.10 铣大端面各孔

刀具配备：Φ1.5钻头、Φ3.2钻头。

夹具：机用平口虎钳、平行垫铁。

夹持方式：平口虎钳锁死后加力一圈，夹紧力保持一致,工件底部放上垫铁，深度尺定位Y方向，用木棒轻轻敲平，保持工件垂直，分中找正一次即可加工。

由于工件立起装夹，加工面薄，夹持面积少，所以切削深度不宜过大，防止断刀。本工序加工效果如图14所示，铣削参数如表6所示。

表5 铣削参数表(五)

表6 铣削参数表(六)

图14 工序加工效果图

图15 工序加工效果图

3.11 铣小端面四方台阶、孔、螺纹孔

由于零件两端外形尺寸不一致，为了不破坏基准，方便夹持，前面工序中均先保持大小两端外形一致，直至该工序才对小端外形进行加工。

加工顺序：铣外形→钻孔→攻丝。

刀具配备：Φ6粗铣刀、Φ6精铣刀、Φ1.5中心钻、Φ2.55钻头、M3丝锥。

夹具：机用平口虎钳、平行垫铁。

夹持方式：平口虎钳锁死后加力一圈，夹紧力保持一致,工件底部放上垫铁，深度尺定 位Y方向，用木棒轻轻敲平，保持工件垂直，分中对刀。本工序加工效果如图15，所用的铣削参数如表7所示。

3.12 铣右侧面U型槽

刀具配备：Φ3粗铣刀、Φ4精铣刀。

夹具：机用平口虎钳、平行垫铁。

夹持方式：平口虎钳锁死后加力一圈，夹紧力保持一致，零件底部放上垫铁，夹持长方向，深度尺定位Y方向，分中找正。本工序加工效果如图16、图17所示，所用的铣削参数如表8所示。

由于零件槽深，而且到该工序零件基本完成加工，此时夹持面积少，零件刚性差，切削时切削量不宜大，防止断刀，需分粗、精铣两次加工。

表7 铣削参数表(七)

图16 工序加工效果图

图17 工序加工效果图

刀具转速(rpm)走刀量(mmpm)切削深度(mm)Φ3粗铣刀7003500.3Φ4精铣刀8002502

经过上述分工序、多次装夹的加工方案，零件尺寸精度、位置精度、表面粗糙度均达零件图纸要求。在车间现有设备加工水平有限的情况下，较好的保证了经济效益。

4 刀具的选择

Cr12MoV材料是一种合金工具钢，其碳含量较低，且加入钼、钒元素后，使其加工性能和碳化物的分布有明显的改善。在加工过程中，本身就有耐磨性好、热稳定性好和强韧性等特点。若加工时采用普通的高速工具钢铣刀，铣削过程材料易粘刀，且切削速度不宜偏大。相对于硬质合金铣刀，其硬度较低、红硬性和耐磨性较差，因此，对于批量零件的加工，选择普通铣刀，不仅零件的尺寸精度不便于保证，而且经济效益差。

反观使用硬质合金铣刀，能耐高温，切削时可以选择较高的切削速度，更能保证零件的尺寸精度，尤其是表面粗糙度；其抗磨性好，大大提高了批量生产时的经济效益和效率。

5 结束语

对于结构复杂的钢件，在设备加工条件有限的情况下，制定合理的工艺路线，分工序、多次装夹以及设计一些辅助夹具，就能突破加工设备对生产的影响，既加工出质量合格的零件，又保证了合理的经济效益。

对于Cr12MoV材料在加工过程中所使用到的铣削参数，可作为类似材料在铣削加工时提供适当的参考依据，方便同行新学者借鉴。