浙江丰球克瑞泵业有限公司 浙江 绍兴 311800
摘要：在模具制作过程中，加工中心是必不可少的工具，在很多场合上都要用到。在沙型模具制作上，我们都用加工中心就可以完成。但遇到复杂的模具时，就要用到加工中心四轴加工才能完成。例如：水泵中闭式扭曲叶轮等。但我们都知道加工中心常用配置是三轴，如果再增加一轴的话，那将是一笔不菲的费用（一般加工中心的第四轴大概都在10万元以上）。如果能有一种办法，利用现有的设备，即可以完成只有在四轴中才能完成的模具，又能节约成本。何乐而不为。这时我们想到了分度头。
关键词：分度头、加工中心、三轴加工、扭曲叶轮
1、前言
分度头是普通机床常用的附件，且价格低廉。可以实现两个方向的角度调整，旋转分度盘轴可以实现零件360°范围内回转；旋转与之相垂直的另一轴可以实现零件的120°范围内回转。将分度头用于三轴加工中心能够很大程度弥补三轴加工中心轴数少的缺点，从而扩大加工中心的工作范围。下面以此为例。
简单介绍一复杂曲面零件的加工。
2、加工零件的介绍和加工设备分析
图1是水泵中闭式叶轮中扭曲部分，在沙型铸造中是最难铸造的一块，同时制作中也是较为复杂。在以往我们制作类似模具都是用木模制作，然后再用手工打磨，费时又费力。该零件最大特点是四面为连续曲面，均不规则而且都扭曲。用三轴加工中心无法一次直接加工。为此考虑在三轴加工中心上配合使用分度头，将曲面分成几个部分来切割。就可以完成曲面的整体加工。
3、加工零件的工艺分析
最终制定出零件的工艺过程如附表所示。
扭曲叶轮零件的加工工艺过程
采用以上工艺能够基本完成全部加工内容，产品光洁度也能达到要求。零件加工的径向基准为分度头装夹面Φ30的中心轴线，轴向基准为扭曲叶片的定位块左端面，另外还有一个重要的旋转对刀基准。为了保证在加工中心加工时留有足够对刀位置和退刀位置，分度头装夹面Φ30时适当预留3～5mm间隙，待加工中心完成加工之后，用平口钳在立式铣床中将这部分铣除掉。
4、扭曲叶片关键部分加工
该部分难点在于扭曲曲面的连续性和位置关系。采用普通分度头装夹，先加工两边曲面，完成后将分度盘旋转180°再加工另一边曲面。其中两边曲面能否光滑过渡是重点，也是成功与否的关键。加工内容分两步走，同时也涉及到加工面的转换。当然在加工前先应该把准备工作做好，包括找基准和对刀。以分度头中心轴线为三轴加工中心x轴线，以扭曲叶片的定位块左端面为y轴线，定好机械坐标，通过对刀以工件的最高面为Φ10直刀和Φ6球刀的零位置（即z归零位置），同时工件z为零的位置必须和机床工作台保持平行，误差在0.05mm以内，可通过旋转分度头和调整分度头位置来保证x轴和最高面平行度公差，并固定住作为零刻度位置。
4.1加工程序的编制与衔接
将建好的零件三维CAD模型载入相应的CAM系统，能够自动生成加工指令，按照工艺过程的需要，零件加工内容分为二个部分，扭曲叶片的工作面和背叶片面。在偏制数控程序时，可在生成的加工指令中提取四个加工程序，即对工作面和背叶片面分别进行粗加工和精加工，并分别独立进行执行。工作面和背叶片面程序执行之前要进行坐标的变换，应与分度头的转角相一致。另外，在完成工作面的加工后转移到背叶片面加工内容时，毛坯的类型设置也要相应的变化。
4.2加工面转换间的对刀
加工面转换的对刀是曲面能否光滑连接的重要环节
采用分度头装夹在加工第一面时，首先用百分表对X轴和Y轴方向找正，误差控制在0.05mm之内，然后定坐标和对刀。进行铣切时，先粗加工后精加工，加工完成后，旋转分度头180°并固定住。再次校正该面，测量坐标和对刀，进行第二个曲面加工。这是特别要提出的是两次曲面加工时，坐标和对刀必须测量精确，因为这关系到曲面能否光滑连接。两次曲面铣切完成后，适当可用工具例如：锉刀或金相砂纸进行打磨，以确保表面光洁度的要求。至此，零件车加工中心上的工作全部完成。
结论
在整个建工过程中，校正和对刀的精确度直接影响各加工面的位置，依据零件要求该零件校正的误差应控制在0.05mm以内。另外考虑到粗加工时，刀具对轴反方向的切削力较大，所以应在零件下方处附加一个支撑点，以提高零件的刚度，从而使加工过程中不易发生震动，即能减少对刀具的磨损，又能提高产品的精度。
参考文献：
[1]关醒凡，现代泵技术手册，宇航出版社，1995.9
论文作者:潘少波,朱广均
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/17
标签：分度头论文; 加工论文; 曲面论文; 零件论文; 加工中心论文; 叶片论文; 位置论文; 《基层建设》2018年第24期论文;