■中國工程物理研究院電子工程研究所 （四川綿陽 621900） 于立青 胡 鵬 苗發(fā)祥 申 強

基于數(shù)控車的深溝槽高效加工

■中國工程物理研究院電子工程研究所 （四川綿陽 621900） 于立青 胡 鵬 苗發(fā)祥 申 強

摘要：對具有典型徑向深溝槽特征軸類零件數(shù)控加工的難點進行分析，將車銑原理應(yīng)用于深溝槽的加工，通過方法的改進、數(shù)控程序的優(yōu)化，用刃磨后的改制刀具實現(xiàn)深溝槽的高效加工，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

隨著數(shù)控設(shè)備的廣泛應(yīng)用，充分挖掘數(shù)控設(shè)備的潛力，發(fā)揮出數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)越性也開始凸顯出其重要性。而擬定加工方法是工件數(shù)控加工的核心。選擇具有可操作性、優(yōu)化的加工方法，才有利于實現(xiàn)高切削效率，節(jié)省資源，降低成本，實現(xiàn)數(shù)控增效，體現(xiàn)出數(shù)控機床高精度、高效率的優(yōu)點。本文對已通過生產(chǎn)驗證的典型徑向深溝槽軸類零件加工實例進行分析，為類似零件工藝方法的改進和優(yōu)化提供借鑒。

1. 零件分析

如圖1所示零件，是具有徑向深溝槽特征的軸類零件。零件尺寸精度（IT6），表面粗糙度值Ra=1.6μm，材料為精密合金4J36，材料的可切削性與不銹鋼1Cr18Ni9Ti接近，屬難加工材料。

圖1　工件結(jié)構(gòu)圖示意圖

其加工難點主要體現(xiàn)在3.2mm×f18.6mm的深溝槽加工，表現(xiàn)為：①槽底孔加工；槽窄（3.2mm）,而徑向切深較深（3.8mm）、刀具懸臂長、剛性差及易產(chǎn)生顫紋，造成表面粗糙度達不到要求。②基本無排屑空間，冷卻困難，極易產(chǎn)生積屑瘤、擠刀及扎刀現(xiàn)象，刀具壽命低。③對刀精度要求高，尺寸精度保證困難。

2. 加工方法的改進

此類槽通常的加工方法是先鉆中心孔、鉆孔、鉆平底孔后鏜孔，再用進口的切槽刀（刀片型號：伊斯卡GIQR11-200-0.05IC528）粗加工溝槽，最后用成形刀精加工。缺點是工步多、使用刀具數(shù)量多、加工效率低，且因刀具的單刃切削對工件擠壓易造成塑性隆起、毛刺突出，表面粗糙度和尺寸精度達不到要求。且進口刀具價格昂貴，因不易斷屑，每個刀片最多只能加工4 ～5件（刀具切削2件之后，刀具鋒利程度急速下降，容易擠屑，切削力增大，而使刀片崩碎斷裂，嚴重時甚至會造成鏜刀桿報廢）。其加工示意圖如圖2所示。

圖2　原方法的加工示意圖

原方法的粗加工溝槽程序需5段。

通過改進刀具，利用數(shù)控車

床的C軸功能配合動力刀頭能實現(xiàn)深溝槽的加工，具體方法是：采用刃磨后的改制刀同時完成平底孔及深槽的銑削，實現(xiàn)槽的粗加工（大余量的去除），最后用成形刀完成精加工。加工時工件和動力刀座上的刀具旋轉(zhuǎn)方向相反，刀具可根據(jù)工件結(jié)構(gòu)偏移機床主軸線一定距離，以完成孔和溝槽余量的去除，加工示意圖如圖3所示。

新方法只用1把刀可同時完成平底孔及深槽的粗加工，且切屑易斷屑。同時，由于主軸旋轉(zhuǎn)和刀具旋轉(zhuǎn)的復(fù)合作用極大地提高了加工效率，具有工步少、輔助時間短及效率高的特點，每把刀具至少可加工零件100件以上。刀具是由普通立銑刀（高速鋼刀）改制的，成本低。

新方法的粗加工溝槽程序如下所示。

圖3　新方法的加工示意圖

3. 專用刀具的設(shè)計

要在數(shù)控車床上采用新工藝方法實現(xiàn)深溝槽的加工，首先要具備合適的刀具。為此，用普通立銑刀進行改進和刃磨，使之適應(yīng)特殊溝槽的銑削。改進后的刀具如圖4所示。刀具改進要有以下5點應(yīng)注意：①刃磨時應(yīng)保證改進銑刀的多刃切削，不破壞銑刀的底齒和側(cè)刃。②考慮精加工余量，刃長尺寸b1應(yīng)小于溝槽的寬度尺寸0.05～0.10mm。③刀具直徑尺寸fD在考慮刀具操作空間（進、退刀）的前提下，根據(jù)要加工的溝槽尺寸和零件結(jié)構(gòu)盡可能選擇較大的直徑。④過渡處尺寸b2應(yīng)大于端面至槽底的長度與槽寬之差。⑤過渡處b3盡量短，采用大斜角面過渡方式以提高刀具剛性。圖1所示工件選用f10mm的銑刀進行改制，fd為刀具直徑尺寸fD減去兩倍槽深，b1為3.1mm，b2為2.5mm，b3約為5mm。

圖4　改進后立銑刀示意圖

4. 結(jié)語

采取改進加工方法、合理設(shè)計專用刀具等措施較好地解決了平底深溝槽類零件的精密加工問題。加工方法在類似零件及不同設(shè)備上（ QUEST TWIN-TURN65 /ELITE Ⅱ-8/51）均通過了生產(chǎn)的驗證。同時，對于錐孔、異形孔等也可采用以銑代車的方法完成粗加工。新方法明顯簡化了編程，縮短了加工時間及輔助時間，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，為類似零件的加工提供了有益的借鑒。

收稿日期：（20141026）

“工業(yè)機器人”約稿函

尊敬的作者：

您好！隨著科學技術(shù)的進步，工業(yè)機器人的使用越來越廣泛。為了推動工業(yè)機器人的普及應(yīng)用，促進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，滿足廣大用戶對工業(yè)機器人的需求，我刊在2015年特設(shè)工業(yè)機器人欄目，約稿如下：

（1）工業(yè)機器人的先進技術(shù)發(fā)展趨勢。

（2）工業(yè)機器人的先進設(shè)計理念與制造經(jīng)驗。

（3）工業(yè)機器人的選型和應(yīng)用。

（4）在操作過程中使用工業(yè)機器人的心得和體會。

（5）工業(yè)機器人使用的具體案例分析。

本次約稿的工業(yè)機器人側(cè)重于金屬加工冷加工的范疇，來稿一經(jīng)錄用，馬上安排發(fā)表！希望廣大作者和讀者積極投稿！

本刊編輯部