■ 齊齊哈爾北方機器有限責任公司機加四分廠 （黑龍江 161000）

趙海岸

纏繩器廣泛應用于礦山機械、起重設備及石油設備等領域，主要用來纏繞收集、釋放起重或吊運設備所使用的鋼絲繩。

1. 工件結(jié)構(gòu)及加工工藝難點分析

公司承制二級民品——纏繩器（見圖1）。該工件的直徑尺寸及高度尺寸都接近1 000mm，工件輪廓尺寸較大。

圖 1

（1）繩槽深度僅有3.2mm，裝夾工件時，滾筒體軸線應與機床回轉(zhuǎn)軸軸線重合，加工時工件在圓周方向的切深才能保證足夠均勻。因此，纏繩器在數(shù)控機床中的定位成為第一個加工難點。

（2）纏繩器使用時，鋼絲繩入繩處位于制動盤輪輻上。鋼絲繩一端從自制動盤輪輻上的入繩口穿出，由制動盤輪輻上的螺釘壓塊固定；另一端從該入繩口穿入，沿滾筒體上的螺旋槽纏繞在滾筒體上。因此，纏繩槽的起始點應嚴格對準入繩口。

（3）為保證足夠的強度，外部制動盤輪輻與纏繩滾筒體鑄造成為一個整體，這樣滾筒體上待加工的螺旋槽與輪輻外徑的間距約為320mm，且螺旋槽軌跡中心的起始點與終止點距輪輻內(nèi)端面≤9mm。由于不具備該尺寸系列的通用鍵槽銑刀和通用球頭銑刀，傳統(tǒng)加工方法無法完整加工出該纏繩器繩槽。

2. 加工設備的選擇

分廠選用的設備是WOTAN臥式數(shù)控加工中心。該加工中心X、Y、Z及W軸的定位精度與反向間隙均在0.01～0.05mm；該設備擁有蝸桿式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，可實現(xiàn)0.001°的回轉(zhuǎn)分度；另外該設備還附帶有萬向角度銑頭。我廠生產(chǎn)需要使用萬向角度銑頭 配合數(shù)控回轉(zhuǎn)分度加工的各類型工件，均是在該設備上完成的數(shù)控銑削加工。為此，選擇在該設備上對該工件滾筒體纏繩槽進行數(shù)控切削加工。

3. 針對加工難點制定措施

措施一：借鑒某產(chǎn)品數(shù)控銑削加工時，銑削加工部位的對稱性加工原理，利用現(xiàn)有該產(chǎn)品的銑削專用夾具（見圖2），拆掉原來的指針組件，設計并更換原夾具上的定位圓盤（見圖3），使纏繩器回轉(zhuǎn)中心定位并夾緊在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺上，保證與回轉(zhuǎn)工作臺軸線重合。

圖2 數(shù)控銑削加工專用夾具圖

圖3 定位圓盤

措施二：為保證纏繩槽的起始點嚴格對準入繩口，纏繩器加工前，以入繩口與纏繩器軸心連線并延展至制動盤輪輻外圓處作為B軸（回轉(zhuǎn)臺）找正基準。工件裝入夾具，定位并夾緊后，找正之前在輪輻外圓所劃的線，確定纏繩槽的起始點（即通常所說的B0）。

措施三：設計專用鍵槽銑刀一套（見圖4），專用長、短球頭銑刀各一套（見圖5）。

技術要求：熱處理硬度，工作部分為65～69HRC；柄部為50～55HRC。其余制造技術條件按Q/PA329－1997。

技術要求：熱處理，工作部分為65～69H R C；柄部為50～55HRC。其余制造技術條件按Q/PA329－1997。圖5中尺寸A對應圖中兩組尺寸各1件。

4. 實際切削加工

通過措施一的準備，以定位圓盤定位裝夾工件。經(jīng)過在滾筒體外圓處壓表回轉(zhuǎn)檢驗發(fā)現(xiàn)，滾筒體徑向跳動在0.05mm以內(nèi)，可以對其表面的纏繩槽進行切削加工。

以措施二的方法，按線確定纏繩槽起始點。經(jīng)檢驗比較，準確地確定了纏繩槽起始點位置。

在加工纏繩槽前，首先使用φ 60mm加長棒銑刀對擋繩楔塊（見圖6）外圓進行銑削（見圖7、圖8）。

圖4 加長鍵槽銑刀

圖5 加長（短）球頭銑刀

圖 6

圖 7

圖 8

然后使用加長球頭銑刀對纏繩器擋繩楔塊部分進行銑削。由于刀具長徑比太大，刀具折斷，該刀具無法完成對擋繩楔塊的銑削加工。圖9、圖10為專用加長球頭銑刀切深為0.2mm時加工及加工后工件表面的切痕；圖11為折斷后的專用加長球頭銑刀。

為此，我們更改該纏繩器原加工工藝，將纏繩槽分段加工。起始、終止端兩整周纏繩槽擋繩楔塊采用翻轉(zhuǎn)角度銑頭后，編制參數(shù)程序計算刀具幾何尺寸，編制起始段、終止段和中間段纏繩槽定位軸數(shù)控加工程序，進行定位軸數(shù)控切削加工。通過分析纏繩槽截面形狀，如圖1纏繩槽局部放大圖所示，經(jīng)計算我們發(fā)現(xiàn)將裝入球頭銑刀的角度銑頭旋轉(zhuǎn)30°（見圖12），銑刀切入工件理論深度后，角度銑頭可以離開制動盤內(nèi)輪輻面，刀柄及角度銑頭不與制動盤干涉，實現(xiàn)對起始段、終止段擋繩楔塊的定位軸數(shù)控切削加工。球頭銑刀刀頭旋轉(zhuǎn)分析，如圖12所示，翻轉(zhuǎn)角度銑頭加工纏繩器擋繩楔塊，如圖13所示。

圖 9

圖 10

圖11 折斷后的專用加長球頭銑刀

由于機床安裝萬向角度銑頭，角度銑頭繞X 軸旋轉(zhuǎn)3 0°后，應對旋轉(zhuǎn)后刀具切入工件的實際刀尖位置進行計算，刀具長度的具體計算公式如下

式中，L′為角度銑頭旋轉(zhuǎn)后刀具實際長度（mm）；La為角度銑頭固定段長度（mm）；Lb為角度銑頭活動段長度（mm）；L為球頭銑刀初始長度（mm）。

圖12 球頭銑刀刀頭旋轉(zhuǎn)分析示意圖

圖13 翻轉(zhuǎn)角度銑頭加工纏繩器擋繩楔塊圖

使用角度銑頭切削加工起始段纏繩槽數(shù)控程序如下：

%2811

(WOTAN 2013.1.10 Z H A)

(JIAO PAN TI ZONG CHENG)

(JY5202 TCYC20 XING CAI YOU CHE)

(JIAO XITOU 30DU X XIA DUAN 180 DU)

N5 R01 191.500 (L)

N10 R02 15.000 (R)

N15 R05 340.23 (R05488.18) (Y0)

N20 R07 1000 (X)

N25 R08-988.882(-849.182) (W0)

N30 R50 00 R51 00 R74 00 R93 00

N35 R93 90

N40 R01 -R02

N45 R51 0 R01

N50 R74 0 R93

N55 R50 30

N60 R74 R50

N65 @15 R74

N70 @15 R50

N75 R51. R74

N80 R51 R02

N85 G92 D72 D R51

N90 R01. R50

N95 R05 R01

N100 R05 R93

N105 G59 N7 X R07 Y R05 Z0 W R08 B0

N110 R01 0 R02 0 R05 0 R07 0 R08 0 R50 0 R51 0 R74 0 R93 0

N115 G0 G53 G40 W-50

N120 M00

N125 L107

N130 G0 B0

N135 X0 Y26.081 M3 S200 F30

N140 G43 D72 W230

N145 G1 W200 Y8.76

N150 B-1350 F180

N155 B-1800 Y17.08

N160 B-3150

N165 B-3600 Y25.4

N170 G0 W500

N175 M30

受角度銑頭固定端輪廓尺寸限制，使用角度銑頭分別加工起始、終止段纏繩槽擋繩楔塊整周槽形后，角度銑頭無法繼續(xù)加工。為此，我們又設計銑刀專用加長過渡桿一套（見圖14），圖15所示為使用加長過渡桿夾持短球頭銑刀銑削，圖16所示為主軸夾持短球頭銑刀銑削纏繩槽。

圖14 加長銑刀過渡桿

圖15 使用加長過渡桿夾持短球頭銑刀銑削

圖16 主軸夾持短球頭銑刀銑削纏繩槽

5. 結(jié)語

通過上述準備措施，我們成功地完成了對該纏繩器纏繩槽的數(shù)控切削加工（見圖17），有效地保證了該產(chǎn)品的機械加工質(zhì)量，首次實現(xiàn)以旋轉(zhuǎn)后的球頭銑刀解決刀具因長徑比過大無法切削加工的難題，為今后加工類似工件提出了新的加工工藝方案，開拓了新的機械加工思路。

圖17 經(jīng)數(shù)控切削加工后的纏繩槽

[1] 宋云. 復雜曲面數(shù)控加工相關技術[M]. 北京：知識產(chǎn)權出版社，2011.

[2] 陳宇. 加工中心操作工[M]. 北京：中國勞動社會保障出版社，2006.