X52铣床上加工大导程梯形内螺旋槽的工艺探讨

黄光荫

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西 柳州545005）

在从事压铸铸件制造加工过程中，铸造出来的工件毛坯，在浇口部分会有多余的铸件材料与铸件一同铸出，一般的情况下，压铸模浇口套内孔均是圆柱形的，浇口部分随着铸件一同从模具上铸出，然后再用其它设备将浇口部分锯掉。

但随着科技的进步和生产的发展，为进一步提高在压铸制造的生产效率，本文简要阐述通过对压铸模上的浇口套进行改进，使得在每次压铸成形后，在开模时便能将铸件部分与浇口部分迅速分离，这样当铸件从模具上取出时，铸件部分与浇口部分就已经分开，免除了单独锯断铸造浇口部分的工序，大大提高了生产效率。

1 螺旋浇口杯设计原理

目前，使用压铸模进行铸件生产，生产出的毛坯在进行深加工以前，需要把浇口部分用锯床锯掉，如是在铸件出模时，能让毛坯与浇口部分分开，就可以免去锯浇口这道工序，为公司节省下加工成本的同时也提高工件加工生产进度，所以在设计铸模时采用了螺旋切浇口，螺旋切浇口套是在原来浇口套φ40 mm内孔壁上增加三条的等分梯形螺旋槽（螺旋角15°），如图1所示。当铸件形成的同时，浇口套的螺旋槽内充满铸料，压铸模通过压铸机的开模动作，使模具打开，在开模的过程中，浇口部分是沿着浇口套轴向相对运动的，在浇口套内螺旋槽的作用下，使浇口部分产生旋转动作，将铸造浇口部分拧断，这样当铸件从模具上取出时，铸件部分与浇口部分就已经分开，免除了单独锯断铸造浇口的工序，大大提高了生产效率。

图1 水口套简图

2 螺旋浇口杯加工方法

因为需要在浇口套内增加梯形螺旋槽，所以这给浇口套的加工带来了相当大的难度。作为螺旋槽的加工，首先考虑在车床上加工，而普通车床能加工最大的螺旋槽导程为192 mm，先计算浇口套螺旋槽的导程：L=π ×D ×cot15°=π ×40×3.732 1=469 mm，由于浇口套导程太大，所以在车床上无法加工。另外还考虑能直线运动的设备，如拉床、刨床，两种设备的加工特点是刀具在切削时只做直线运动，工件是固定不动的，而工件没有做旋转运动，所以以上两种设备都无法出加工螺旋槽，再考虑是否能用专用设备来加工，因我厂不是该工序的专业厂家，所以也无法解决螺旋浇口套内螺旋槽的加工问题，为找出我厂现有设备加工内梯形螺旋槽方法，与工程技术人员及工艺人员共同分析、研究，认为在X52铣床上可以完成螺旋槽的加工工序：

（1）通过铣床纵向工作左丝杆与分度头的配换齿轮，可满足15°螺旋角的大导程螺旋线形成的条件，解决了在车床、拉床、刨床无法实现大导程螺旋线形成的问题。

（2）通过X52铣床上1 180 mm/min的进给速度，可接近于刨床的直线速度。

铣床以上两个特点解决了螺旋线形成与直线运动的关键问题，为能在X52铣床上完成螺旋切浇口套的加工奠定了基础，但还考虑到在实际操作过程中存在的问题是：铣床是铣刀通过主轴旋转切削而达到加工目的，既然要用铣床代替刨床的运动形式，那么用来切削的不是旋转的铣刀，而是要在直线运动中进行切削的刨刀，采用刨刀就要考虑装刀的理想位置，认为刨刀还应装在铣床的主轴上比较理想但要在刀具上作一些改进，该条件也是能满足的，还应考虑到尽管刀具能固定在铣床的主轴上，但铣床的主轴是转动的，虽然能在切削过程中关闭主轴电机电源，在起动后主轴不会自行转动，但它在受到外力尤其是径向外力作用下，它还是会产生转动的，带着问题再次观察主轴，觉得可利用主轴套上固定法兰盖上的四个螺钉孔将主轴旋转部分固定。

通过以上的分析、考证，认为以上几个条件完全可以满足在X52铣床上加工螺旋切浇口的内梯形螺旋槽，经过实践，在增设零部件不多的情况下完成了切浇口套上的内梯形螺旋槽的加工任务，加工过程如下。

加工的方法步骤：

（1）刀具的准备。因螺旋切浇口套是用万能分度头夹持加工的，分度头卡盘中心线和工件内孔φ40 mm中心线垂直铣床主轴中心线，采用的切削过程是刀杆通过内孔进行切削的，所以刀杆中心线必须平行工件分度头中心线，制作一把直角刀具，结构如图2所示。

图2 刀杆简图

刀体（1）尾部选用4号莫氏锥度，以便通过过度套固定在铣床主轴孔上，刀体（1）下端加工成45°斜面，刀杆（2）的一端也加工成45°斜面，互相对焊，即成直角刀具。在刀杆（2）上加工一个方孔，用于装夹刀头，方孔的一个截面与刀杆（2）端面的夹角为15°，要和浇口套螺旋角一致，防止加工螺旋槽时，刀头后刀面与工件已加工面发生干涉；刀杆（2）端面加工一螺钉孔，用于固定刀头。整个刀体装上铣床主轴孔后，刀杆（2）部分中心线正好与工件中心线平行，刀头（3）选用W18Cr4V高速钢刀头，该浇口套螺旋槽旋转方向为左旋，那么刀头（3）主视图的右侧后角应选大一些α≈10°～12°.以免在切削过程中产生干涉现象，而左侧面因螺旋角的原因，即使后角等于0°，也不会产生干涉现象，考虑保证刀头的强度和排屑顺畅，所以尽量选用小一些的，即0～3°.

（2）铣床主轴和刀杆的固定。制作两块连接键如图3所示。

图3 连接键

键的一端连接固定在主轴25 mm的键槽中，另一端利用主轴套的法兰盘固定螺孔，在对好方向后将螺钉上紧，这样可以将主轴固定好，确保主轴在受到外力的情况下不会变动，在装上此键时必须先将主轴旋转方向的选择开关调到0状态位置，并按下主轴启动开关确认主轴电机不转动后，方能装上该连接键，以防止不小心按下启动开关，损坏机床，然后按图4所示加工。

图4 刀杆固定在铣床主轴上简图

用拉杆将刀杆装上主轴，调好刀杆方向（使刀杆2的轴芯与浇口套轴芯平行），再将拉杆收紧，这时刀杆和主轴是固定在一起的，而主轴已经被固定，这样在加工过程中刀杆也不会变动。

（3）配换挂轮的选择。根据工件导程计算配换挂轮j=（z1×z3）/（z2×z4）＝（40×6）/导程，j=（90×25）/（55×80）；设计浇口套有三条槽，所以在切削一槽后的分度头转数：H=40/3再进行第二条槽的加工，以此类推，直至加工完成三条槽的加工。

（4）进给量的选择。由于刀具已形成了直线运动的切削能力，通过机床纵向工作台丝杆与分度头的配换齿轮形成了螺旋线的运动，所以进给量选择1 180 mm/min，固定好刀具，把分度头固定在机床工作台面上，挂好齿轮，调整好刀具与分度头的相应位置，如图5所示。

图5 浇口套加工示意简图

调整好纵向工作台行程开关限位板，使每次切削完备纵向工作台即自动停止，确保切削过程的安全，然后装上划好线的工件后对好刀即可开始切削，通过转动分度头移动横向工作台进行梯形槽两侧的粗加工，利用铣床主轴或工作台升降进行对梯形槽深度的粗加工，然后修磨刀头对梯形槽进行精加工达到图纸要求。

3 结束语

通过采取新的工艺措施和刀具改良，克服了在实际加工过程中出现的困难，圆满的完成螺旋浇口的加工任务，通过此次任务，认为：企业内部拥有的设备的加工性能都有一定的局限性，但只要以科学的态度大胆创新实践，那么就能使设备发挥其潜在的作用。

参考文献：

[1]劳动人事部培训就业局.铣工工艺学[M]．北京：中国劳动出版社出版，1991.