1研究背景

某轴承座零件最大直径φ450m，总高160mm，壁厚5mm，零件前后端面分布有螺纹孔、精密销孔；径向分布有斜安装座、腔槽、精密销孔，结构复杂，精密尺寸多。主要存在瓶颈工序加工效率低和大直径内螺纹表面质量问题，随着轴承座生产任务持续增长，质量及效率问题急需解决。

2现有问题

2.1加工效率问题

通过对零件各工序占机时间进行统计，针对时间较长的工序进行重点分析，问题如下：①零件粗加工余量大，加工基准不平，螺纹起始表面余量不稳定，螺纹加工后毛刺残留；②螺纹铣刀加工螺纹效率低且有毛刺残留；③加工内容大部分为螺旋铣孔，加工刀路及参数存在优化空间；④零件加工后残余毛刺较多，钳工工作量大。

2.2生产周期问题

通过对全年零件进行流卡周期统计，针对周期较长的工序进行重点分析，确定瓶颈工序的基本信息。

2.3质量问题

通过对零件近3年生产过程中质量系统反馈问题的统计，具体为：M182mm螺纹毛刺残余螺纹首尾飞边残留、零件号标印错误、新品外观检查发现安装边有伤。零件主要存在周转、入库过程中防护不到位，螺纹表面毛刺未去除、划碰伤等问题。

3技术方案

3.1分析攻关目标，制定验证方案

目标1：螺纹表面质量一次加工合格率100%。以减少机加飞边、毛刺产生为入手，对螺纹表面毛刺类型进行分析，为保证螺纹表面质量一次加工合格，机加过程需重点关注螺纹首尾飞边、车螺纹产生的细小毛刺、铣螺纹产生的毛刺，针对以上问题制定优化方案。

目标2：瓶颈工序提效10%。对瓶颈工序加工步骤、加工内容及主要加工策略进行拆解分析，找正阶段采用在线测量技术，对主要加工方法螺旋铣进行提效优化，对大余量安装边采用高速插铣进行提效。

3.2数控抛修方案

（1）螺纹牙型表面质量分析：螺纹牙型顶部由R0.79mm篦齿刀切削，牙型间由60°螺纹车刀加工，两种刀具在螺纹牙型肩部相交，接刀、挤屑产生毛刺无法避免。牙型间毛刺手动抛修难度大，抛修质量不稳定，经研究决定采用数控抛修技术解决。

（2）梳理现有磨抛工具：由于数控机床不具备视觉识别能力和多维度力控能力，在现有条件下直接使用钳工工具进行数控磨抛加工，不具备可行性。若想实现对螺纹位置进行数控机床自动磨抛，在不进行设备改造的前提下，需要选择一种兼顾切削力与适应性且耐用的磨抛工具。

（3）收集磨抛工具信息：对6种不同磨抛工具进行加工试验，工具如下：研磨刷、铜丝刷、尼龙刷、碳化硅磨盘、橡胶旋风轮、毛毡轮。研磨刷：加工适应性好磨损较低，但切削力差无法对飞边类特征进行有效去除；铜丝刷：加工适应性好切削力一般，在加工过程中磨损较为严重，黄铜丝断裂；尼龙刷：存在切削力较差的问题，对于飞边类特征加工效果差。碳化硅磨盘、橡胶旋风轮、毛毡刷等工具均为光整用磨抛工具，可在数控机床上使用，但仅在表面光整方面有效，飞边毛刺去除能力依然较差，工具在加工过程中被飞边割伤情况严重。

（4）计划试验参数：选取不同规格不同材质抛光工具，选定参数进行试验，对照试验结果，选取最佳的抛光工具和加工参数。

4数控抛修方案验证

（1）在线测量自动找正：加工工序存在G54/G55/G56三个坐标系，加工前每个零件都需要找正三次z值，不仅耽误生产效率，而且容易漏建坐标系步骤，产生质量风险。利用机床测头，编制在线测量自动找正程序，串连至主程序，找正时间由10min降低至3min且有效避免了坐标系的漏建、错建质量风险。为防止自动测量出现错误，在三个坐标系程序的第一条程序增加坐标系防错语句，当坐标系波动大于0.05mm时自动报警并停止加工，降低质量风险。

（2）螺旋铣程序提效：加工工序主要加工六处管座，管座三层阶梯孔均为螺旋铣削，提效主要方式为调整刀具规格、调整转速、进给、切深。管座阶梯孔分为φ33mm、φ31mmφ30mm、φ21mm，原程序统一用φ20mm端铣刀螺旋铣加工完成，加工最小孔φ21mm时，由于铣刀直接接近孔径，快速切削时振动导致内孔表面产生振纹，本次优化将小孔单独走程序用φ16mm铣刀加工，排屑空间增大，加工振纹消失，进给F由15mm/min提高至420mm/min，效率提高3.6倍，加工效率提升明显。

（3）插铣程序提效：小端安装边背面余量为4mm，原程序粗加工采用φ10mm铣刀插铣加工，效率低，刀具易崩刃。本次优化采用库存积压刀具φ6mm插铣刀对安装边进行高速插铣。由于加工余量不稳定，φ6mm插铣刀具直径小，步距缩小1倍，层数1层改为3层，进给F由15mm/min改为500mm/min。

（4）瓶颈工序优化：针对M6mm通孔螺纹，采取机攻代替铣螺纹的方式，达到提效降本的目的。M6mm机攻深度远大于铣螺纹深度，机攻一般在14mm，铣螺纹为6mm，夹具底孔为盲孔，深度7mm需先将夹具孔扩至17mm深度，保证加工不干涉。加工时进给F=50mm/min，每个螺纹加工时间仅20s，总时间由15min降低至4min，且机攻丝锥价格仅为螺纹铣刀的六分之一，刀具成本每台降低数十元，机攻属于一次加工完成，避免螺纹铣刀光刀，加工后表质量无毛刺，螺纹表面质量明显改善。机攻螺纹在轴承机匣为首次应用，CYCLE84加工指令可推广至其它产品，有利于整体降低成本。

结束语

本次研究以某轴承座产品为加工载体，通过试验的方式解决螺纹毛刺导致的零件表面质量不合格的问题，经过验证可以通过数控抛修技术解决螺纹毛刺问题，并通过应用在线测量、高效插铣、机攻螺纹等方法提高零件加工效率，最终实现某轴承座产品加工效率的大大提升，为后续同结构、同材料产品的加工积累了生产经验。

参考文献

[1]陈亚莉,于新峰,王婷.浅谈提高某环形机匣合格率的方法[J].中国新技术新产品,2021(17):82-84.

[2]王威,姚晓菊,王鹤亭.小直径环形机匣车铣加工表面质量研究[J].中国新技术新产品,2019(18):43-44.