辙叉零件的加工

■ 秦川机床工具集团股份公司 （陕西宝鸡 721009） 苟彦斌 邢 涛 崔春辉 郑建余

1. 辙叉零件结构

某桥梁厂辙叉零件如图1所示，材料为高强度耐磨钢，其机械性能是普通低合金钢的3～5倍，表面硬度通常达到400HBW左右，属于高硬度难加工材料。辙叉轨道型面一般都很复杂，且种类繁多，每个型号的辙叉截面完全不同。型面一般是由多个截面不同的形状拟合而成，在不同的区域，截面形状和深度是不断变化的，截面根部圆角也会在R2～R20mm过渡，如图2所示。

图1 辙叉零件模型

2. 加工难点分析

辙叉零件加工难点分析如下：

1）二维图样转化为三维模型的过程。如图2所示，该零件截面均为变截面，并有圆弧及深度变化过渡，必须根据模型特征利用计算机编程技术进行三维创建。模型特征的三维创建是加工该零件的基础。如利用UG软件建模时，需用到曲线、投影曲线、拉伸、扫描、直纹、求差、倒圆角以及镜像等命令。且在建模的过程中往往会遇到尺寸干涉，尺寸过渡约束、矛盾等问题，需根据设计要点加以尺寸优化。

2）计算机数控编程。该零件属于典型的三轴数控龙门铣加工件，数控程序需用软件根据零件特征创建出合理的加工刀路，再通过适合该龙门铣设备的后处理程式创建NC代码，传输至机床予以加工。

3）零件材质硬度偏高，需选择合适的加工刀具。由图2可以看出，辙叉截面的宽度尺寸不大，深度较深，刀具使用局限性很大。考虑零件硬度情况，选用的刀具均为涂层刀片或整体硬质合金刀具（见图3）。粗、精加工采用小主偏角的快进给镶片铣刀。使用小主偏角可以显著降低最大切屑厚度，这允许使用极高的进给率而不会使刀片过载。同时，选用这种可换刀头模式可以在同一刀柄的情况下更换不同的刀头，大大节省了刀具成本；清根刀具采用整体硬质合金圆鼻刀或球刀。采用以上刀具有效地提高了刀具切削效率，能够保证辙叉型面误差及表面粗糙度达到图样要求。

图2 辙叉局部截面尺寸变化

图3 刀具形状结构

3. 数控铣加工过程的重点控制内容

辙叉的型面加工是该零件的核心工序，曲面的形位尺寸精度等均由此道工序控制，需要优化选择刀具、切削方式和切削参数等工艺要素，从而兼顾加工精度、表面质量和效率。利用UG软件进行编程，具体的加工步骤如下：

（1）粗加工 依次选用φ30mm、φ25mm快进给铣刀，φ12R2整体硬质合金刀开粗，利用建模时基准曲线为加工截面线，将辙叉截面槽先加工至如图4所示的台阶形状。

（2）精加工 用φ25mm快进给铣刀依次精铣中间区域→精铣型面内面左右两侧→精铣型面外面前后两侧；用φ12R2圆鼻刀清根（中间区域）；用φ16R8球刀清根（型面底部左右两侧）。分别如图5～图9所示。

图4 粗加工后形状

图5 精铣中间

图6 精铣型面内面左右两侧

图7 精铣型面外面前后两侧

图8 中间清根

4. 结语

生产实际表明，采用以上工艺方法及选用刀具，能顺利实施该零件的粗、精加工，最终尺寸精度检测能完全达到图样技术要求。为以后加工该类型硬度偏高、特征相对复杂的零件提供了新思路，奠定了一定的基础。

专家点评

文中的辙叉零件属于高硬度难加工材料，轨道型面由多个截面不同的形状拟合而成，在不同的区域，截面形状和深度是不断变化的，作者通过对加工难点的分析和数控铣削过程的重点控制，顺利完成了该零件的粗、精加工。

文章简洁流畅、图文清晰，内容和结构都比较合理，加工路径正确无误，刀具选型经济实用，在曲面轮廓槽铣削方面具有很好的创新思路。