軸向不通小圓弧槽手工拉削技術(shù)在臥式車床上的應(yīng)用

張永智，郭穎，趙曉剛，張蒲忠，孫建邦，魏勇，董沖

西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所 陜西西安 710065

1 序言

軸向不通小圓弧槽手工拉削技術(shù)是一種針對具有軸向不通小圓弧槽特征產(chǎn)品的手工拉削加工方法。采用此方法，利用組合刀具裝置，可以方便地實(shí)現(xiàn)圖1所示的較小寬度尺寸，軸向不通槽底拐角處小圓弧的拉削加工。這種生產(chǎn)效率高，槽表面質(zhì)量好，創(chuàng)新性的加工思路，使原來無法加工或難加工成為一種可能。該手工拉削組合刀具裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低[1]。

圖1 軸向不通小圓弧槽產(chǎn)品

2 目前技術(shù)

以往解決較小寬度、軸向不通槽底小圓弧的加工方法是：先用大直徑標(biāo)準(zhǔn)鋸片刀銑削加工圓弧，保留該刀具直徑，再采用電火花加工，制作相應(yīng)的精密工具電極，將銑削產(chǎn)生的大刀具圓弧進(jìn)行放電、燒蝕，從而達(dá)到槽底的小圓弧要求。電火花加工有很多缺點(diǎn)：加工效率低、質(zhì)量差、電極消耗量大及成本高，尤其是加工鈦合金、不銹鋼等導(dǎo)電性能差的材料缺陷更加突出[2]。

3 工藝方案的實(shí)施

以圖2所示產(chǎn)品尺寸為例，該零件材料為鈦合金，直徑為26.5mm的圓柱上均布8個(gè)1.3mm的槽，槽底圓弧R6mm，用鋸片刀加工后存在較大的刀具殘留，半徑約為25～30mm。針對上述寬度較小、軸向不通小圓弧槽的加工，采用傳統(tǒng)方法難以保證槽底小圓弧尺寸，必須采取新的工藝及加工方法來解決上述產(chǎn)品的加工難題[3]。

圖2 產(chǎn)品尺寸

筆者結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備條件，設(shè)計(jì)了一種安裝在臥式車床刀臺上的組合刀具裝置。通過手動(dòng)方式，利用偏心旋轉(zhuǎn)刀體使刀具切削刃旋轉(zhuǎn)切削。通過定位刀具旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)行多次直線、旋轉(zhuǎn)切削，從而實(shí)現(xiàn)軸向不通槽底小圓弧的切削加工。

3.1 車床組合刀具裝置設(shè)計(jì)使用

針對車床設(shè)計(jì)了可以安裝到刀架的組合刀具裝置，通過手工操作該組合刀具裝置，實(shí)現(xiàn)對軸向不通小圓弧槽的加工。該組合刀具裝置包括兩個(gè)部分：刀具裝置和零件工裝，刀具裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示，零件工裝如圖4所示。

圖3 刀具裝置結(jié)構(gòu)

圖4 零件工裝

3.2 主要工作過程

1）通過零件工裝小端內(nèi)螺紋將工件旋緊，主軸卡盤夾緊零件工裝大端圓柱面，通過找正銷釘，使銷釘中心、零件槽中心和卡盤中心重合。

2）將旋轉(zhuǎn)刀體、壓緊墊片、壓緊螺母、加力桿、止動(dòng)銷、定位銷、成形刀片及壓緊螺釘按要求組合安裝到固定本體上，組成刀具裝置，如圖3所示。

3）將刀具裝置下部凸臺裝入臥式車床刀臺壓緊槽，打表找正，固定壓緊[4，5]。

4）旋轉(zhuǎn)刀體使刀片側(cè)面直線段垂直，移動(dòng)車床橫向滑板在工件徑向表面對刀，記好徑向零位，再移動(dòng)縱向滑板使刀具直線段端面在工件直徑為26.5mm的圓柱右端面對刀，記好軸向零位[6]。

5）移動(dòng)小滑板帶動(dòng)刀具裝置沿軸向進(jìn)給15mm，使刀具旋轉(zhuǎn)半徑和槽底圓弧旋轉(zhuǎn)半徑沿軸向相切，移動(dòng)中滑板沿徑向小切削進(jìn)給，一般取0.1～0.2mm，然后利用加力桿手動(dòng)使組合刀具裝置旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行切削加工，旋轉(zhuǎn)角度由旋轉(zhuǎn)刀體定位銷和固定本體的止動(dòng)銷控制，即可完成對軸向不通小圓弧槽的一次拉削加工過程，如圖5、圖6所示。

圖5 加工過程

圖6 切削示意

3.3 操作注意事項(xiàng)

1）零件工裝在找正過程中，先用高度尺進(jìn)行初找正，再利用量塊和百分表進(jìn)行精確找正，注意微小差異時(shí)調(diào)整車床主軸時(shí)的力度[7]。

2）手動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀體切削時(shí)，用力和速度要均勻、緩慢，進(jìn)給量控制在0.1～0.2mm，防止刀片損傷[8]。

4 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

1）創(chuàng)新性地提出直線、刀具自旋轉(zhuǎn)的拉削加工思路。

2）利用現(xiàn)有設(shè)備和專用工裝，通過精確定位，手動(dòng)直線、旋轉(zhuǎn)刀具進(jìn)給，使切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡與槽底圓弧半徑重合，實(shí)現(xiàn)了徑向較深、軸向不通小圓弧槽的拉削加工。

3）設(shè)計(jì)了高精度專用工裝，利用該工裝在臥式車床設(shè)備上完成了軸向不通小圓弧槽的拉削加工。

4）通過此次創(chuàng)新為類似零件的加工提供了一些經(jīng)驗(yàn)，值得分享借鑒和推廣應(yīng)用[9，10]。

5 結(jié)束語

1）將設(shè)計(jì)的組合刀具裝置安裝到車床刀架上，通過手工操作該裝置，經(jīng)多次試切、總結(jié)出了成熟的拉削加工方案，實(shí)現(xiàn)了該零件的加工任務(wù)。經(jīng)測量，產(chǎn)品各項(xiàng)尺寸、表面質(zhì)量均滿足要求，精加工成品如圖7所示。

圖7 精加工成品

2）相比以往電火花加工，周期縮短、加工費(fèi)用顯著降低。