利用车削中心插制轴向圆弧槽

■河北太行机械工业有限公司 （石家庄 052160） 贾 灿 靳小海 高卓景

利用车削中心插制轴向圆弧槽

■河北太行机械工业有限公司 （石家庄 052160） 贾 灿 靳小海 高卓景

摘要：对于键槽的加工，通常采用插床、拉床等设备。结合生产实例对轴向圆弧宽槽的加工方法、加工难点进行分析；利用数控车削中心C轴功能，对编制宏程序并自制专用插刀的加工方法及原理进行了阐述；利用该加工方法，不仅保证了产品的尺寸及形位公差要求，而且解决了利用专用设备所不能保证零件的高精度要求的技术难题。

加工如图1所示的零件，经过工艺分析，认为其中的轴向圆弧宽槽是工艺难点。该圆弧槽宽20+0.2+0.1m m，长度100m m，深度2.5mm，且圆弧槽直径大于另一端的孔径，造成无法利用拉床拉削加工成型，而用电火花加工生产效率低，只有采用插削原理进行插制。考虑到所有普通插床难于保证零件的加工要求，尝试利用数控车削中心进行插制，经过一段时间的试制，目前取得了不错效果。

图1

1. 专用插刀的设计

在实际加工过程中考虑到机床功率难于承受全型槽刀的大切削力。通过将工件进行多次分度，以“窄刀”实现宽圆弧槽加工。刀具的设计十分重要，具体到该零件，设计思路是：依据圆弧槽的宽度为20±0.2mm，弦长为φ60±0.1mm。还考虑到机床的功率因素，由经验决定将刀具设计成弦长为7mm，主切削刃为φ60±0.1mm圆弧插刀。工件分度3次，完成槽的加工任务。插刀两侧切削刃的夹角，要考虑到工件分度后，加工夹角变小的问题。将变化量补偿到插刀的两侧刃夹角之中。其变化量为：ARCSIN（10/30）-ARCSIN （3.5/30）=12.77°，计算图示和刀具轮廓如图2所示。

图2

刀具材料选用W18CR4V2高速钢，刀坯利用磨床磨削两面保证10±0.01mm，以便保证刀具在刀杆中的定位精度，利用数控慢走丝机床加工成型，并切出5°的后角。利用工具磨床刃磨5°～ 10°的前角。

2. 加工程序的设计

由于考虑到机床功率的因素，选取的切削用量不能太大，加工时走刀次数多，在程序设计上采用了主程序调用宏变量子程序的嵌套结构，简洁明了。同时为了保证零件的表面质量要求和在实际加工中遇到的让刀问题（在主轴3次分度加工中，因中间一刀的两侧切削刃不参与切削而产生让刀），在主程序中增加了一些辅助工艺程序段。加工实物如图3所示。

图3

以下是以FANUC数控系统编写的实际加工程序：

O1426；

M76；

G98；

G28 H0；

T1010；

G0 C0；

X54；

Z3；

M8；

M98 P011425；

G0 Z3；

C180；

M98 P011425；

G0 Z100；

X200；

M0；

T1010；

G0 C0；

X60.2；

Z3 M8；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H12.77；

X60.15；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H12.77；

X60.2；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

C180；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H12.77；

X60.15；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H12.77；

X60.2；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z100；

M1；

T1010；

G0 C6；

X60.15；

Z3；

M8；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H12.77；

X60.15；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

C186；

X60.15；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H12.77；

X60.15；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z100；

X200；

M30；

O1425；

#2=0.2；

#3=55.2

WHILE[#3 LE 60] DO1

G0 X#3；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H12.77；

X#3；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H12.77；

X#3；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

X[#3+#2]；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H-12.77；

X[#3+#2]；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

H-12.77；

X[#3+#2]；

G1 Z-92 F1000；

X54；

G0 Z3；

#3=#3+2*#2；

END1；

M99

3. 加工过程中的问题

（1）在加工之前进行刀具微调，手动摇动刀具对工件进行微量切削，观察刀痕接触面和深度，将刀具向刀痕深的反方向调整。在调整时两顶丝要“一松一顶”，直到刀具的圆弧切削刃达到均匀满吃刀为止，最后利用刀杆轴向的顶丝将刀具压紧。

（2）刀具前角的刃磨十分关键。保证刃磨后的前刀面与两定位侧面的垂直度。否则会导致切削刃切入工件有先后之分，从而使切削力不均衡，导致加工轮廓的直线度不好，而产生歪斜。因此，在工具磨刃磨刀具时应保证垂直度。

（3）在加工过程中要随时观察机床负载监测画面，以不超过80%为标准，从而减少对机床的伤害。

收稿日期：（20150120）