范存輝　劉明榜

摘要：針對小批量試制加工、控制加工成本的工藝要求，分析大螺距異型螺紋面的加工難點(diǎn)，設(shè)計(jì)刀具并優(yōu)化加工參數(shù)，加工的零件滿足產(chǎn)品圖樣要求、質(zhì)量穩(wěn)定，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：大螺距異型螺紋面；數(shù)控車削刀；參數(shù)

1 技術(shù)背景

某型壓縮泵為我廠試制生產(chǎn)的航空類低壓油泵類產(chǎn)品。導(dǎo)流器零件作為其重要零件，加工工藝需在兼顧降低生產(chǎn)成本的同時，滿足小批量加工，加工周期短的要求。

2 技術(shù)難點(diǎn)

如圖1為導(dǎo)流器零件的示意圖。零件為大螺距異型螺旋面零件，螺紋面牙型角5.25°，導(dǎo)程為58mm。螺紋牙型不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，如采用成型刀具加工，需訂制專用刀具，必然造成加工成本攀升、加工周期過長。其次，螺紋面牙頂距牙底的高度為17.75mm，要求切削刃長度較大，刀具剛性受限制。牙頂厚1.4mm，零件剛性較差。如加工參數(shù)不合理，易發(fā)生振刀，表面質(zhì)量難以保證。

3 相應(yīng)的解決方案

3.1 自制車刀的設(shè)計(jì)

（1）刀具材料的選擇：

零件材料為LY11-CZ，為高強(qiáng)度鋁合金，材料塑性較強(qiáng)，被切削時易形成切削瘤，不易保證良好的表面質(zhì)量。高速鋼車刀（W18Cr4V）具有易磨削、切削刃鋒利、加工表面質(zhì)量好、成本低等的特點(diǎn)，在兼顧經(jīng)濟(jì)型的同時滿足加工要求。故選用高速鋼（w18Cr4V）手磨刀具。

（2）刀具形狀的選擇：

加工該零件時選用宏程序擬合法來加工，擬合法加工異形螺紋是通過不斷改變刀具的起點(diǎn)位置對螺紋進(jìn)行趕刀加工，逐點(diǎn)逼近實(shí)際螺紋輪廓。以齒高為變量控制徑向進(jìn)刀，通過計(jì)算確定相應(yīng)半徑處的齒型寬度，并以齒寬參數(shù)為軸向進(jìn)給變量，以刀刃寬度減去進(jìn)給增量為軸向進(jìn)給增量控制軸向進(jìn)給。根據(jù)此加工方法，結(jié)合零件結(jié)構(gòu)特征，刀具形狀如圖2所示，L1為刀具寬度，L2為切削刃長度。

（3）刀具幾何參數(shù)的選擇：

形成螺旋面的螺旋線為雙頭左旋螺旋線，其導(dǎo)程為58mm。螺旋面螺旋升角ψ最大值為24.79°，必須考慮螺旋升角對刀具幾何角度的影響。因此加工螺紋面的副后角α01=5°+ψmax=29.79°、副后角α02=5°、副偏角Kγ01=5°、副偏角K γ‘02=5°（如圖3所示）。根據(jù)零件材料，選擇刀具主偏角Kγ=0°、前角γ0=8～10°、后角α0=5°。

3.2 確定合理的加工參數(shù)

轉(zhuǎn)速S、進(jìn)給量f的選擇：

螺紋加工程序段中指令的螺距即為主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具應(yīng)均勻地移動一個導(dǎo)程的距離，如果機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速選擇過高則換算后的進(jìn)給速度會超過機(jī)床參數(shù)所允許的最大進(jìn)給量，此時會發(fā)生機(jī)床按照極限螺距（極限螺距=最大進(jìn)給量/轉(zhuǎn)速）來加工會造成所加工螺旋線螺距錯誤。針對所用設(shè)備最大進(jìn)給量為12m/min，所有選取200r/min，根據(jù)公式Vf=n*f換算后得出進(jìn)給量為11.6m/min。

進(jìn)給方式、背吃刀量ap的選擇：

大導(dǎo)程螺紋的車削方法分為直進(jìn)法（圖a）、斜進(jìn)法（圖b）、左右車削法（圖c）、車階梯槽法（圖d）和分層切削法（圖e）。采用分層切削法時刀具工作平穩(wěn)，不易扎刀或產(chǎn)生振動，另一方面它將大導(dǎo)程螺旋面的切削進(jìn)刀過程規(guī)律化，便于采用宏程序編制數(shù)控程序。受零件表面粗糙度Ra≯3.2的限帶，ap=0.1mm。

3.3 取得成果

加工的零件合格率100%，加工周期比預(yù)期相比縮短30%；刀具成本降低90%。

4 結(jié)語

此加工案例中利用自制刀具和選擇合理的加工參數(shù)，保證零件加工精度，縮短了加工周期，得到了顧客的認(rèn)可和好評，并大大降低了加工成本，帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益。