車銑復(fù)合加工中心加工螺桿的工藝分析

姚怡平++郝勝杰

摘 要：變導(dǎo)程螺桿在實(shí)際機(jī)械中的應(yīng)用有著不可缺少的作用。變導(dǎo)程螺桿的加工受到普通機(jī)床缺乏連續(xù)變速運(yùn)動功能和需要多道工序加工的限制。即使在普通設(shè)備上能通過工裝夾具或刻線等手段實(shí)現(xiàn)加工，但加工的零件很難達(dá)到高精度的要求。從而制約了變導(dǎo)程變深度螺桿的應(yīng)用和推廣。本文提出了用車銑復(fù)合加工中心加工變導(dǎo)程變深度螺桿的方法，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明了方法的可行，提高了加工效率，更好地保證了各表面的相互位置精度。

關(guān)鍵詞：車銑技術(shù)；車銑復(fù)合加工中心

一、車銑技術(shù)的主要特點(diǎn)

（一）車銑加工作為一種先進(jìn)的金屬切削方法，其主要優(yōu)點(diǎn)為：

1.車銑是間斷切削，易于自動除屑；

2.間斷切削使刀具有充足的冷卻時間；

3.車銑極易實(shí)現(xiàn)高速切削，而高速切削的一切優(yōu)點(diǎn)可在車銑中得以體現(xiàn)；

4.由于切削速度是由工件和刀具的回轉(zhuǎn)速度共同合成，因此不需要使工件高速旋轉(zhuǎn)也能實(shí)現(xiàn)高速切削，有利于對大型工件進(jìn)行高速切削；

5.轉(zhuǎn)速相對較低，加工薄壁件幾乎有由于離心力產(chǎn)生的變形；

6.工件溫度相對較低，熱變形??；

7.使用較大的縱向進(jìn)給也能得到較小的表面粗糙度；

8.如采用CNC車銑中心，需用車、銑、鉆、鏜等不同方法進(jìn)行加工的工件能在一次裝夾中完成，不需要更換機(jī)床，大大縮短了生產(chǎn)周期，防止了重復(fù)裝夾誤差；

9.車銑是多刃切削，結(jié)合高速切削可較大地提高生產(chǎn)效率；

10.多刃切削過程平穩(wěn)，刀具磨損小。

（二）由此可知，車銑技術(shù)特別適用于以下各類零件的切削加工：

1.重型或難加工材料回轉(zhuǎn)體毛坯的粗加工，如大型軋錕、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、大型鑄管模、大型船舶用曲軸以及火炮身管等；

2.大型薄壁件回轉(zhuǎn)體的精加工；

3.大型回轉(zhuǎn)體工件的高速、超高速切削；

4.需用車、銑、鉆、鏜等不同方法加工的工件。

車銑技術(shù)常用于多面體的加工，由于多面體具有較多的空間曲面和曲線，在以往加工方法中需要多次畫線、多次裝夾、專用的夾具等。給加工和工藝安排帶來了很大麻煩，生產(chǎn)效率非常低。為此提出了利用先進(jìn)的車銑復(fù)合加工中心來解決該類零件的復(fù)雜性，隨著車銑技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，這類問題正變得越來越簡單化。

二、變導(dǎo)程變深度螺桿加工工藝分析與研究（見圖1）

（一） 加工螺旋槽的球頭銑刀的選擇

數(shù)控機(jī)床上使用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。對銑削加工刀具的基本要求有剛性好和耐用度高兩點(diǎn)。

1.銑刀剛性要好：一是提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為了適應(yīng)數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點(diǎn)。

2.銑刀的耐用度要高：如果刀具不耐用而磨損加快，不僅會影響零件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會增加換刀引起的調(diào)刀與對刀次數(shù)，也會使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接到臺階，從而將低了零件的表面質(zhì)量。

銑刀的選擇因遵循銑刀類型與工件表面形狀和尺寸相適應(yīng)的原則。加工較大的平面應(yīng)選擇面銑刀；加工凹槽、較小的臺階面及平面輪廓應(yīng)選擇立銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凹槽成形表面等多選用球頭銑刀；加工封閉的劍槽選擇槽銑刀；加工變斜角零件的變斜角面應(yīng)選用鼓形銑刀；加工各種直的或圓弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等應(yīng)選用成形銑刀。工件材料不同，選擇不同材料銑刀。一般硬質(zhì)合金刀具適合加工中等硬度的材料，對于一些工件材料硬度高、切削性較差的特點(diǎn)，為了提高加工效率和加工質(zhì)量，應(yīng)選用超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金銑刀。超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金銑刀強(qiáng)度高、耐沖擊，是加工難加工材料的首選刀具。

（二） 刀具軌跡規(guī)劃

刀具軌跡包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。走刀路徑一經(jīng)確定，程序中各程序段的先后次序就可以基本確定。編程時確定加工路徑的原則主要有以下兩點(diǎn)：

1.使被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量；

2.盡可能使走刀路線最短、減少程序段數(shù)量、減少空走刀時間，提高編程效率。

三、 螺桿加工的實(shí)驗(yàn)

（一）車銑復(fù)合加工中心對刀

對刀點(diǎn)設(shè)置的原則是：便于數(shù)值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查；引起的加工誤差小?？稍O(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床上，為了提高零件的加工精度，對刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基誰上。要確定對刀點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的起始位置，則需要首先確定刀位點(diǎn)，刀具刀位點(diǎn)是指刀具在機(jī)床上的位置。對于不同的刀具，刀位點(diǎn)選擇是不同的。對立銑刀和端面銑刀而言，刀位點(diǎn)為其底面中心；對于球頭銑刀，則為球頭的球心；對于車刀，鏜刀和鉆頭等刀具來說，則為其刀尖或鉆尖.對刀時應(yīng)使對刀點(diǎn)和刀位點(diǎn)重合。

（二） 加工工藝安排

工藝安排：由于這臺車銑復(fù)合加工中心不便于進(jìn)行粗加工，在實(shí)驗(yàn)前在普通機(jī)床上進(jìn)行了粗加工，粗加工后毛坯長度為180mm，直徑為74mm。在加工完非裝夾端面之后鉆一個中心孔便于在車銑復(fù)合加工中心上裝夾，防止工件由于夾緊力不夠造成變形，進(jìn)而影響到加工精度。

粗加工之后，使用車銑復(fù)合加工中心進(jìn)行試切。采用先車削輪廓再銑六方體最后銑螺旋槽的工藝順序。加工過程中主要切削參數(shù)：第一道工序車削外圓進(jìn)給1.4mm/min。第二道工序銑螺旋槽，銑刀轉(zhuǎn)速3000r/min。第三道工序銑六方體，銑刀轉(zhuǎn)速3000r/min。

四、結(jié)論

變導(dǎo)程變深度螺桿零件是一類具有代表性且造型比較規(guī)范的、典型的回轉(zhuǎn)類復(fù)雜零件。本文提出了利用車銑復(fù)合加工中心加工變導(dǎo)程變深度螺桿的方法，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明了方法的可行，提高了加工效率，更好地保證了各表面的相互位置精度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃景飛.數(shù)控自動編程的加工工藝探討[J].機(jī)床于液壓，2004.