大口径法兰立车加工精度控制

大口径法兰立车加工精度控制

在机械加工中，数控立车具有精度高、操作方便等优点，因此在大型工件的生产中得到了广泛应用。而大口径法兰的立车加工一直是个难点，其精度和效率与立车刀架的选择和立车加工工艺有着密切的关系。本文以某公司法兰生产中存在的问题为例，从刀架角度出发，对立车刀架在大口径法兰的加工中进行了优化，从而使立车加工效率得到提高，减少了机床消耗和人员劳动强度，提高了产品质量。

引言

随着科学技术的不断发展，机械加工的工艺和技术也在不断地革新，数控立车加工工艺便是一个典型的例子。但是，对于大口径法兰而言，其具有结构复杂、精度要求高等特点，传统的立车刀架无法满足其要求，因此如何选择合适的刀架并进行合理的立车加工工艺便成为了一个重要的课题。本文以某公司为例，通过对其立车加工工艺进行分析，发现该公司在对大口径法兰进行立车加工时存在以下问题：设备利用率低、刀具磨损严重、无法保证产品质量、劳动强度大等。

工艺原理

目前，大口径法兰的加工普遍采用立车刀架进行加工。而传统的立车刀架为一端固定、一端可移动的刀架，在大型法兰立车加工中，无法满足大口径法兰的加工要求。由于大口径法兰外径较大，且其精度要求较高，因此采用一端固定、一端可移动的刀架是一个较好的选择。在实际加工中，可通过在立车刀架上增加可移动刀架的方式来解决问题，如图1所示。其结构为：由主轴箱、立车刀架、导轨、固定块以及可移动刀架等组成。刀具运动时，通过驱动刀具及固定块进行横向移动，同时带动工件进行纵向运动，从而使工件获得轴向移动。该结构可以根据需要选择不同的刀具形状和安装位置以及调整刀具角度。

毛坯的选择

针对法兰的特点，选择合适的毛坯。法兰盘毛坯需考虑以下几个方面：

（1）法兰的毛坯外形尺寸应与零件的加工尺寸相匹配，若加工尺寸与毛坯外形尺寸不一致，则必须根据零件外形重新设计毛坯形状。

（2）根据零件的材料及切削性能来选择毛坯材料。若零件为不锈钢材质，则选用不锈钢作为毛坯材料。

（3）法兰的材料也有其特殊性，法兰有较好的强度、刚性，但必须具备良好的焊接性能、足够的刚度和抗疲劳性能。因此，在法兰加工中通常采用钢件作为毛坯，其一般为调质处理过的锻件或板料。此外，为了保证加工精度及加工效率，钢件的材质应尽量选择高碳钢、合金钢等高碳高硬度钢材。

（4）根据生产经验及加工方法来确定法兰盘毛坯尺寸。

一般采用磨削加工工艺比较多，但其难度较大，且不适合于大批量生产。因此，在生产中通常采用车削、铣削和磨削等方式进行加工，一般适用于大批量生产；而对于一些特殊零件（如小批量、多品种或特种工艺要求）则可采用数控加工方式进行加工。

刀具的选择与切削用量的确定

刀具的选择应根据零件的实际加工要求来确定，首先要根据刀具材料、切削深度、工件材料、刚性等方面选择合适的刀具，然后再考虑刀具几何参数。对大口径法兰来说，在使用立车加工时，选择一把万能刀具为佳。由于在加工时切削速度很高，所以最好选择切削效率高的立车刀具。

确定切削用量时，主要考虑以下几个方面：一是加工效率；二是工件的材料特性；三是工件的几何形状；四是所用设备的特点等。在实际操作中，还应根据具体情况选择合理的切削用量。切削用量的选取应以能保证产品质量、降低生产成本为前提。在实际生产中，由于机床功率不足或其它原因，所以通常会导致立车加工效率较低，这时应考虑减少切削量和切削深度。当实际生产中需要增大切削量或减少切削深度时，可通过改变刀具的几何参数来实现。

加工程序的编制

以公司某法兰为例，其外径为1470 mm，内孔直径为1200 mm，采用 XOY三轴联动，加工时要将工件从刀架上取下来。首先分析工件的加工工艺路线，然后确定各轴的加工方法：如图2所示。

从图中可以看出，法兰外径要先进行粗车，然后用 XOY三轴联动加工至尺寸要求；内孔在车外圆时也要先粗车再精车；法兰内孔则采用两轴联动的加工方法。然后对所有刀具进行编程（见表1）。

该程序编写较为复杂，需要在数控系统上编制。然后用 NC程序来检验程序正确性，并编写出相应的手动控制界面，方便操作者使用。

最后将程序导入到数控系统中进行编程和校验，并生成相应的加工程序。最终得到的刀位数据如图3所示。

加工中应注意的问题

1.刀具安装位置要合理。由于该法兰较大，为保证加工质量，需采用三个固定支撑，而在刀架上安装了3个活动刀架，加工过程中刀具可以进行左右移动。因此，必须确保刀具安装位置的合理性，既要满足加工要求，又要保证生产安全。

2.切削液的使用要合理。在保证加工质量的前提下，可适当降低切削液的使用频率，减少切削液对工件的腐蚀作用。

在使用中，刀架在水平方向有一个微小位移时，由于刀具受力情况发生变化导致刀具不能正常切削，因此在使用中应将刀架向后倾斜一定角度；而对于刀架上下移动时产生的较大振动也可采用换刀方式来解决。

4.定期对刀具进行检测。

结束语

在数控立车的加工过程中，如果刀具选择不合理，或者刀具本身的质量存在问题，会造成加工精度差、加工效率低等问题。因此在实际生产过程中，应根据加工工件的实际情况对刀架进行优化，从而保证切削加工的精度和效率。同时还要在实践过程中不断地完善优化方案，以确保工件的加工精度。数控立车是一项复杂而又精密的机械加工技术，需要从事机械制造、机械设计、数控等相关专业的人才。本文从数控立车的结构、原理、工艺、使用等方面进行了阐述，通过对其精度和效率的提高进行了分析，以期为从事该领域工作的专业人员提供参考。