利用自制插刀在加工中心上实现高精度对称键槽加工

河南许昌技术经济学校 (461500)刘 峙

众所周知，键联接在生产上广泛应用，尤其是平键联接，更是量大面广。但要在孔内加工高精度键槽并非易事，而且现有传统加工方法均有不足。例如，用插削法需要专用机床，用刨削法或电加工效率均较低，用拉削法拉刀制造成本高，用铣削法无法在小内孔内完成等等。更为重要的是，以上诸法一般都只能在直通孔内加工键槽，而对盲孔内的键槽或有障碍台肩的键槽则都难有作为，不能满足生产发展的需要。对于一般性的中小企业也不可能具有像插床、拉床这么齐全的设备。为此，笔者在创新思想指导下，发现了一种新的加工方法，并设计出相应的专用插刀，只需在普通三轴联动的加工中心上即能方便地加工出各种形式的孔内键槽，不但效率高，而且精度也比较高，非常实用。现介绍如下，目的是抛砖引玉，得到同行专家的帮助和指导。

1.问题来源

图1 所示为高压电器库柏(电极接线柱)上的所使用的嵌装螺母，材料为H62Y (黄铜)，从图2上我们可以看到，零件图上的外圆、内孔、台阶、螺纹、倒角等均属于常见工艺，很轻松地就能在数控车床上完成，但是图中两个对称键槽则很难找到合适的加工工艺，原因有四:①内孔、平底键槽，铣床上无法加工。②车间没有刨床、插床等专门加工沟槽的设备。③不是通槽，在盲孔内加工，线切割等电加工设备也无法完成。④零件批量小，改工装夹具成本高。

图1 嵌装螺母实体图

图2 嵌装螺母设计图

2.键槽加工工艺分析及解决问题思路

(1)键槽加工工艺分析 在M45×1.5 的内螺纹面上加工两个的对称键槽，两槽底间距(47±0.1)mm，槽长26mm，有2mm×φ 46mm 退刀空间，下面是φ40mm 的底孔。相当于在一盲孔内加工出一段与零件轴线平行的3mm 宽、26mm 长的对称平底键槽。

(2)解决键槽加工的思路 实践表明，用车削法和铣削法加工沟槽类工件都是比较理想的方法，不但质量好，而且效率高。车床上加工内外沟槽，它的优点是精度高、效率高、质量好、刀具寿命长等，它的缺点是只能加工位于内外圆柱面上与零件回转轴线垂直的回转类零件的沟槽。

在铣床上加工沟槽，尤其是采用指状铣刀，可以很方便地在圆柱外表面上加工出常用的A 形、C 形键槽。但在盲孔内表面上加工平底键槽却不能如法炮制，因为内孔的工作条件要比外圆困难得多。主要是受狭小的径向空间的限制，使常规的铣削加工机床和刀具无法放开手脚施展才能。传统的车铣加工方法都不能解决问题，只有改用往复切削手段，或插削或刨削或拉削。

数控加工中心上M19 主轴定位功能 (换刀功能)，能实现主轴停转且主轴能在垂直于Y 轴方向的上下移动。数控车床上所用机夹切槽刀片，尺寸规整、价格便宜。把两者结合起来就能实现盲孔中键槽的加工，且效率和精度均较高。利用分度盘装夹零件可以轻松实现对称键槽的加工。

在数控加工中心上加工机械零件，精度一般能达到IT7～IT6 级精度，再加上加工过程中采用又是数控机夹刀片，所以理论上利用加工中心插削出来的键槽精度要比在其他机床上加工出来的零件精度要高得多。

3.加工的实现

(1)自制插刀 刀头采用3mm 宽的机夹切槽刀片，刀杆采用长120mm、直径16mm 的45#圆钢，在距顶端1.5mm 刀杆外表面上，利用线切割机床加工一个3mm 宽5mm 深的通槽，刀杆顶端加工一M6×1的螺纹孔，然后把切槽刀刀片装入已加工好的通槽内，刀头外伸5mm，然后顶端用顶丝顶住，如图3所示。

图3 自制插刀实体图

(2)加工工艺 机床:VMC750 立式加工中心，FANUC 系统(具有三轴联动机床都行);刀具:自制插刀 (见图3);夹具:万能分度盘;程序:O1110 (仅插槽部分程序)如附表所列。

插槽部分程序表

(续)

4.结语

本文介绍的孔内键槽加工方法和相应的专用刀具，具有构思新颖、原理正确、结构简单、使用方便、程序简便、制造容易、高效优质等特点。一旦拥有它，就能在普通加工中心上方便地加工孔内键槽。特别适合中小企业和维修部门。其独到之处是能用来加工盲孔内的键槽或有障碍台肩的孔内键槽，且精度高、效率高、表面质量好、刀具寿命长，弥补了原有加工方法的不足。此外，它还有许多扩展功能，比如能加工出槽底倾斜的键槽、花键孔等，适当改变铣刀形状，还能加工油沟、异形槽等，使用十分方便灵活，可满足多种不同的需要。实践证明，在加工中心上加工孔内键槽的效率大致是其他机床的5 倍，该方法具有较大的实用价值，可以推广应用。