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        轍叉零件的加工

        2020-02-25 06:30:14秦川機床工具集團股份公司陜西寶雞721009茍彥斌崔春輝鄭建余
        金屬加工(冷加工) 2020年2期
        關鍵詞:轍叉型面銑刀

        ■ 秦川機床工具集團股份公司 (陜西寶雞 721009) 茍彥斌 邢 濤 崔春輝 鄭建余

        1. 轍叉零件結構

        某橋梁廠轍叉零件如圖1所示,材料為高強度耐磨鋼,其機械性能是普通低合金鋼的3~5倍,表面硬度通常達到400HBW左右,屬于高硬度難加工材料。轍叉軌道型面一般都很復雜,且種類繁多,每個型號的轍叉截面完全不同。型面一般是由多個截面不同的形狀擬合而成,在不同的區(qū)域,截面形狀和深度是不斷變化的,截面根部圓角也會在R2~R20mm過渡,如圖2所示。

        圖1 轍叉零件模型

        2. 加工難點分析

        轍叉零件加工難點分析如下:

        1)二維圖樣轉化為三維模型的過程。如圖2所示,該零件截面均為變截面,并有圓弧及深度變化過渡,必須根據模型特征利用計算機編程技術進行三維創(chuàng)建。模型特征的三維創(chuàng)建是加工該零件的基礎。如利用UG軟件建模時,需用到曲線、投影曲線、拉伸、掃描、直紋、求差、倒圓角以及鏡像等命令。且在建模的過程中往往會遇到尺寸干涉,尺寸過渡約束、矛盾等問題,需根據設計要點加以尺寸優(yōu)化。

        2)計算機數控編程。該零件屬于典型的三軸數控龍門銑加工件,數控程序需用軟件根據零件特征創(chuàng)建出合理的加工刀路,再通過適合該龍門銑設備的后處理程式創(chuàng)建NC代碼,傳輸至機床予以加工。

        3)零件材質硬度偏高,需選擇合適的加工刀具。由圖2可以看出,轍叉截面的寬度尺寸不大,深度較深,刀具使用局限性很大。考慮零件硬度情況,選用的刀具均為涂層刀片或整體硬質合金刀具(見圖3)。粗、精加工采用小主偏角的快進給鑲片銑刀。使用小主偏角可以顯著降低最大切屑厚度,這允許使用極高的進給率而不會使刀片過載。同時,選用這種可換刀頭模式可以在同一刀柄的情況下更換不同的刀頭,大大節(jié)省了刀具成本;清根刀具采用整體硬質合金圓鼻刀或球刀。采用以上刀具有效地提高了刀具切削效率,能夠保證轍叉型面誤差及表面粗糙度達到圖樣要求。

        圖2 轍叉局部截面尺寸變化

        圖3 刀具形狀結構

        3. 數控銑加工過程的重點控制內容

        轍叉的型面加工是該零件的核心工序,曲面的形位尺寸精度等均由此道工序控制,需要優(yōu)化選擇刀具、切削方式和切削參數等工藝要素,從而兼顧加工精度、表面質量和效率。利用UG軟件進行編程,具體的加工步驟如下:

        (1)粗加工 依次選用φ30mm、φ25mm快進給銑刀,φ12R2整體硬質合金刀開粗,利用建模時基準曲線為加工截面線,將轍叉截面槽先加工至如圖4所示的臺階形狀。

        (2)精加工 用φ25mm快進給銑刀依次精銑中間區(qū)域→精銑型面內面左右兩側→精銑型面外面前后兩側;用φ12R2圓鼻刀清根(中間區(qū)域);用φ16R8球刀清根(型面底部左右兩側)。分別如圖5~圖9所示。

        圖4 粗加工后形狀

        圖5 精銑中間

        圖6 精銑型面內面左右兩側

        圖7 精銑型面外面前后兩側

        圖8 中間清根

        4. 結語

        生產實際表明,采用以上工藝方法及選用刀具,能順利實施該零件的粗、精加工,最終尺寸精度檢測能完全達到圖樣技術要求。為以后加工該類型硬度偏高、特征相對復雜的零件提供了新思路,奠定了一定的基礎。

        專家點評

        文中的轍叉零件屬于高硬度難加工材料,軌道型面由多個截面不同的形狀擬合而成,在不同的區(qū)域,截面形狀和深度是不斷變化的,作者通過對加工難點的分析和數控銑削過程的重點控制,順利完成了該零件的粗、精加工。

        文章簡潔流暢、圖文清晰,內容和結構都比較合理,加工路徑正確無誤,刀具選型經濟實用,在曲面輪廓槽銑削方面具有很好的創(chuàng)新思路。

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