數控車床插削工藝探討

武漢技師學院 （湖北 430051） 盧閃閃 胡樹武

隨著全功能型數控車床的普及，我們開發出了在數控車床上刨削、插削、拉削等復合加工工藝。使得工序高度集中，彌補了普通插床加工效率低、勞動強度大、加工精度不便控制等諸多弊端。本文以分度式內封閉直油槽（見圖1）直接在數控車床上插削展開工藝探討。

圖1

1.數控車床功能介紹及要求

我校有德馬吉（CTX400）全功能型數控車床，配置海德漢(HEIDENHAIN4290)數控系統，該設備綜合性能較優越，同時具備了插削等功能的要求：

（1）機床主軸能準停、分度、鎖死并能承受一定的沖擊力。

（2）刀具線性進給速度能達到10m/min（G94 F10000）。

（3）數控系統和伺服系統有較高的響應速度。

2.零件圖及工藝分析

圖2

零件如圖2所示，該零件材料為鋁基合金，切削加工性能良好。選用管料毛坯，按照車端面、車外圓、車內孔、車內溝槽、插直槽、切斷，最后反面倒角的工藝路線加工（工序卡見附表）。

加工工序卡

3.插刀的設計

內封閉直油槽為360°圓周上6等分槽，設備完全可以保證；槽截面為R1.5mm半圓形，需要手工刃磨成形刀片或定制特殊刀片。為適應插削加工輪廓要素的頻繁改型，我們設計了德馬吉車床專用插刀刀桿，如圖3所示。

圖3

刀桿材料為40Cr調質處理，做成圓柄，銑一基準面在刀夾套內得到定位并夾緊，刀桿前端用線切割對中割出10mm×10mm方孔（與基準面平行）用于安裝刀片，最前端設計一螺釘孔用于鎖緊刀片，我們可以預先準備好常用刀片，用時更換非常方便。

注意事項：

（1）選用時要充分考慮工件內孔尺寸及刀桿尺寸、刀片尺寸，以免干涉。

（2）如果加工盲孔還要充分考慮刀桿前端鎖緊螺釘，以免發生碰撞。

（3）刀位點必須在刀片中心，才能保證與主軸中心高對齊。

（4）此刀桿其實是車削加工中通用刀桿。

4.插削工藝難點分析

插削本身就是一種強力、擠壓成形加工，難點頗多。以此例而言，易選用高速鋼（W18Cr4V）刀片以適應低速和沖擊性加工，刀具前角以10°～15°為宜、后角以2°～3°為宜。刃口用油石充分打磨，才能既保證加工表面粗糙度、又保證刀具壽命。

在進刀路線上也要經過大量反復試驗才能得到較為理想的狀態。根據材料的硬度不同，插削時刀桿會產生不同程度的讓刀現象，即編程尺寸已經到位但實際尺寸還不到位。因此，以較難加工的材料插削為例，先在刀具剛性允許的前提下粗插，留一定余量，此時加工尺寸并沒有到達編程尺寸，所以要安排回頭半精插（以每刀進0.1mm為宜）以消除粗插的讓刀現象。最后的精加工余量再以每刀0.05mm進刀至圖示要求尺寸，此時要注意精插也會有讓刀，建議在精加工原路上再精光3～5刀。

當然，對于鋁基合金及銅基合金而言，還沒那么復雜。經過試驗，粗插每刀進給0.3～0.5mm，留0.1mm余量；精插每刀進給0.03～0.05mm，最后精光2～3刀即可。切削速度易選5～8m/min為宜，在批量生產時尺寸的穩定性和表面粗糙度的一致性都得到了驗證。

5.海德漢數控系統參考插削加工程序

如圖4所示，O點為工件坐標系原點，插刀的對刀方法可采用試插法（不能試切），即主軸開低轉速，插刀剛剛擦到工件端面和內孔壁即可。

圖4

因為刀具在兩內溝槽之間加工，所以編程起終點都要充分考慮，以免干涉、過切或欠切。主軸先鎖定在0°位置上，經過粗插、精插第一條直油槽，主軸旋轉60°再鎖定，依次完成6條直油槽的加工，程序如下：

6.結語

內封閉直油槽廣泛應用于滑動軸承、襯套等零件的設計，在數控車床上插削使其加工效率提高10倍甚至更高。因此，這種新型工藝方法的研究就顯得更有意義。