摘要：加工中心是现代化制造中重要的工具，运用现代化工具提高对支架类零件加工有重要意义，本文对支架类零件装夹、刀具、工艺分析进行探索。
关键词：支架类零件；刀具；加工工艺
1.引言
加工中心适合铣削结构比较复杂、加工精度高、小批量、高效率零件的生产，对缩短加工工艺、简化夹具、提高加工的精度和效率有很大帮助。
支架类零件是精密结构部件的主体，常在支架上安装轴、套、滑轮等零部件，保证各拉杆和运动单元正确的位置并使其协调灵活的运动。零件的结构比较复杂、孔多、壁厚比较薄，加工易变形、形位公差高、装夹次数多。
2. 装夹技术分析
本产品的形状比较简单、尺寸精度高、加工面和工序多等加工工艺的特点，在夹具上准备好精密平口钳、压板和垫铁。装夹上优先考虑以下四方面基本要求：
2.1.定位可靠
定位是使被加工工件与刀具之间有明确的位置关系，在同一工序加工中不允许有位移现象。选择基准对定位有重大影响，选择的基准有三个要素，选择的基准要便于装夹；选择精度高的面或孔作为基准；选择的基准与被加工要素之间要有直接的位置关系。
2.2.变形小
在装夹过程中，夹紧力过大很容易破坏工件，做出的工件容易发生变形，夹紧力过小，受径向切削力影响，工件容易移动或飞出。加工中尽量选择宽的边进行装夹，有效利用压板等辅助工具。
2.3.没有干涉
根据图纸要求，选择合适的夹具、刀具和装夹位置，刀具与夹具、刀具与零件之间不能发生干涉，否则容易破坏夹具和零件。合理安排装夹位置，零件装夹的位置不能超过机床的行程和换刀。
2.4.稳定可靠
加工中抗震性好，装夹系统确保粗加工后工件的位置不变，批量生产中每次装夹的误差可控。
3.刀具选择
支架类零件材料有较高的硬度和强度，加工中切削力大、温度高、断续切削的特点比较突出，选择刀具时要求刀具刃口有足够的强度和耐磨性、低摩擦系数、高硬度。
3.1.刀具材料
3.1.1.高速钢：高速钢具有良好的综合性能，允许有较高的切削速度。价格便宜，常用来铣削铝材等硬度较小的材料。常用的牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
3.1.2.硬质合金：常用的碳化钨基硬质合金有钨钴类和钨钛类。钨钴类合金主要用于制造硬质合金刀具，具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，具有极强的抗塑性变形能力和刃口强度。硬质合金刀具比高速钢切削速度高4～7倍，刀具寿命高5～80倍，可加工50HRC左右的硬质材料。
3.1.3.陶瓷、金刚石、立方氢化硼等超硬材料：耐磨性好，可以加工高硬度材料；摩擦力小，加工零件表面的粗糙度好；耐高温，可以在1200℃下连续切削；耐用度是传统刀具的50～80倍，制造困难，价格昂贵。
综合比较材料和刀具材料切削性能、制造成本、效率因素，选择硬质合金刀具做普通支架类零件比较合适。
3.2.几何参数
3.2.1.前角：增大前角刀具变得锋利，切削变形减少，切削力和主轴动力降低。但强度降低，易产生折断或崩刀现象。在切削硬度和强度大的材料时前角取 0°～10°。
3.2.2.后角：增大后角可以减少刀具与被加工工件的摩擦，减少后刀面的磨损。后角过大，切削中容易产生震动，影响加工质量和刀具寿命。实际生产中可根据切削厚度来选择后角的大小，一般为 6°～12°。
3.2.3.主偏角：在铣削中，增大主偏角使得径向切削力减小，刀具的抗震性能力强，切削深度也随之增加。铣削台阶时选取90°，铣削平面时选取60°～75°。
3.3.切削量
切削参数主要有切削速度、进给量、切削深度。给定合理的切削参数，直接影响加工质量、生产率、生产成本。先选择最大的切削深度，适当调整进给量，合理给定切削速度，切削速度过快加工零件表面粗糙度好，但刀具磨损严重。
在反复试验中，刀具参数选择如表1
4. 工艺设计
典型支架类零件，该零件选择加工中心加工比较合适，从加工内容上分析，其可分为平面、台阶、螺纹、外轮廓和高精度孔。其中螺纹和镗孔程序比较简单，可以用手工编程直接完成。台阶和外轮廓都属于二维轮廓类编程，适宜用MasterCAM编程。结合支架类零件加工有效部位小、工序多、支撑部位精度高等特点，该类零件加工机床选择的机床为友佳VMP-23A。
根据毛坯和机床特点，工艺安排如下：粗、精铣基准面（底面）→钻4×Φ16底孔→精加工4×Φ16底孔→ 钻Φ36底孔→铣削台阶→
粗铣外轮廓→镗Φ36 孔→铣削另一面→精加工台阶。
加工第一难点分析，工件底面与其他轮廓的形位公差多，选择该面为基准容易保证其他轮廓的位置公差。因底面有粗糙度要求并且加工深度浅，宜采用端面铣刀高转速的加工方式，避免用小直径刀具加工会带来复杂的加工轨迹。
加工第二难点分析，4×Φ16的定位孔与底面有垂直公差要求，采用底面与定位孔的加工在同一次装夹中完成，以机床精度来保证其垂直公差。四个定位孔之间的位置误要求高，选择中心钻做好定位，用Φ9.8的钻头钻好底孔。
加工第三难点分析，外轮廓形位公差要求高，必须遵循粗加工、半精加工、精加工的工艺顺序。粗加工选Φ16大直径的立铣刀，尽量多去除余料。从图纸上可知工件壁厚8mm，轮廓比较平直，选取分层的加工方式，并选择立铣刀的有效刃长L>8。
加工第四难点分析，按先面后孔的工艺，以底面为基准先加工80×80的上表面，再加工Φ36的孔比较合理。Φ36孔的公差要求高、孔径大、单一孔的特点，选择先铣底孔再镗削的工艺，加工过程中注意铣削深孔容易造成上大下小的现象，避免超差，最后一步用镗刀慢速精加工。
5. 小结
支架类零件在铣削加工中比较频繁，深入分析此类零件加工工艺，建立完整的加工流程，对提高加工效率和加工质量有明显成效。为现代化制造带来很大的社会效益。
参考文献：
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[2]韩军，王海龙.铝合金支架类零件加工工艺研究[J].机械制造2012，50：69―71
[3]肖调生.支架零件的数控铣削[J].怀化学院学报2004，23（2）
作者简介：
刘远林（1986―）男，汉族，本科，学士学位，长期从事加工中心编程与工艺研究工作。
