加工中心插削加工的應(yīng)用

吳鐵志

（四川省資陽晨風(fēng)電氣有限公司，四川資陽641301）

加工中心插削加工的應(yīng)用

吳鐵志

（四川省資陽晨風(fēng)電氣有限公司，四川資陽641301）

針對動車組電氣連接器典型零部件——YL55插座體內(nèi)部凸凹鍵的加工工藝方法，利用加工中心進行了插削加工原理、加工工藝的分析，并對加工刀具、刀桿的設(shè)計，以及數(shù)控加工程序、程序的應(yīng)用、具體操作等方面進行了分析和探討，實現(xiàn)了對工件內(nèi)部凸凹鍵的插削加工。

插刀桿；插刀；程序M19主軸準(zhǔn)停

1 加工中心插削加工原理

1）設(shè)計制作插刀桿及插刀，插刀工作部（刃部）圓弧應(yīng)與凸凹鍵底孔圓弧半徑一致，凸凹鍵寬或輪廓應(yīng)對應(yīng)，即加工凸鍵用凹插刀，加工凹鍵用凸插刀；

2）加工中心為實現(xiàn)自動換刀，都具有主軸準(zhǔn)停（M19）功能，由主軸電機編碼器信號（來自主軸驅(qū)動裝置）、或磁傳感器信號將主軸停止在一固定角度位置；

3）當(dāng)主軸準(zhǔn)停后，利用Z軸的直線插補（G01）功能使插刀上下運動進行切削加工。

2 YL55 插座體主要技術(shù)要求

圖1 YL55插座體

針對動車組電氣連接器典型零部件——YL55插座體如圖1所示。YL55插座體需進行銑削、鉆削、插削的加工表面主要有：2－φ11+0.20mm、2-M10、φ88+0.2+0.1×5.7-0.05-0.15×2 mm、φ73+0.2+0.1× 5-0.05-0.15×2.5 mm 凸鍵、φ88+0.2+0.1mm內(nèi)孔、φ73+0.2+0.1mm內(nèi)孔、R2.25凹鍵等，毛坯：ZL101A-T6鑄件。技術(shù)要求見圖2。

圖2 YL55插座體主要技術(shù)要求

YL55插座體設(shè)計要求較高，其中φ88+0.2+0.1×5.7-0.05-0.15×2 mm、φ73+0.2+0.1×5-0.05-0.15×2.5 mm凸鍵相對于基準(zhǔn)A、B的對稱度要求0.1mm，φ88+0.2+0.1mm、φ73+0.2+0.1內(nèi)孔公差為0.1 mm，表面粗糙度為Ra3.2。

3 YL55 插座體凸凹健工藝分析和加工難點

圖3為YL55插座體車削工序圖。

由圖 3車削工序圖分析，在φ88+0.2+0.1×5.7-0.05-0.15×2 mm、φ73+0.2+0.1×5-0.05-0.15×2.5 mm 凸鍵處內(nèi)孔車削加工至 φ83 mm、φ67 mm，凸鍵加工由后工序完成。該結(jié)構(gòu)的凸鍵加工可采用：

1）普通插床插削加工。存在對稱度難以保證（采用按線加工），加工刀具為單刃，表面粗糙度Ra3.2不易達到，加工效率較低，并需較高的操作技能水平。

2）電火花成形加工。需制作工具電極，加工效率低，工具電極會因放電而出現(xiàn)損耗，工件加工部位尺寸會逐步產(chǎn)生變動；由于電極頻繁提升，工作液臟污程度，造成二次放電現(xiàn)象增多，或主軸精度不高等因素，加工穩(wěn)定性不好，不適合批量生產(chǎn)；

3）插銑床加工。需設(shè)計、制作插刀，首件加工調(diào)整困難，具體操作繁瑣，效率較低；需新增設(shè)備和人員；加工工序分散，設(shè)備定位和重復(fù)定位精度一般，加工精度、形位精度不易控制。

圖3 YL55插座體車削工序圖

4 YL55 插座體凸凹鍵的插削加工具體實施

為了實現(xiàn)利用加工中心對YL55插座體凸凹鍵的插削加工工藝方法，需設(shè)計、制作插刀桿及插刀，以下對插削加工凸鍵的加工刀具、加工程序等方面進行探討。

2）具體操作步驟。

（1）用彈簧夾頭刀柄將插刀安裝在插刀桿上，刀刃朝下，用機外對刀儀調(diào)整插刀刀尖位置（φ88+0.2+0.1mm范圍內(nèi)）；

（2）將工件按圖7所示位置用三爪卡盤夾緊工件，找正工件已加工內(nèi)孔中心，建立加工坐標(biāo)系；

圖4 φ88×5.7×2插刀桿

圖5 φ88×5.7×2插刀桿調(diào)整塊

圖6 φ88×5.7插刀

（3）使主軸準(zhǔn)停（執(zhí)行M19），找正插刀桿找正側(cè)面，使插刀與Y軸平行，與凸鍵方向一致；

（4）先用φ12立銑刀按（圖7）輪廓銑削凸鍵底孔（φ88+0.2+0.1mm），再調(diào)用插刀插削凸鍵（圖8）。

注意：應(yīng)選擇合適直徑的銑刀銑削凸鍵底孔，使凸鍵兩側(cè)面R交點小于插刀寬度（圖7所示尺寸16.1 mm小于圖8插刀寬度20 mm）,確保凸鍵底孔圓弧與插削加工凸鍵后無材料殘留。

圖7 銑φ88圓弧示意圖

圖8 插φ88×5.7凸鍵示意圖

3）數(shù)控加工程序編制及分析（FANUC系統(tǒng)）：

加工程序說明：（1）因?qū)Φ恫粶?zhǔn)或插刀磨損，可修改主程序N110段Y值，保證插削R表面與銑削內(nèi)孔表面平滑，無明顯接痕；（2）子程序N20段Y值（步距量）可根據(jù)加工工件、刀具、設(shè)備等情況修改，但必須與調(diào)用子程序次數(shù)和凸鍵高度對應(yīng)。

利用加工中心進行YL55插座體凸凹鍵的插削加工，加工工序集中，能一次裝夾完成各孔、螺紋底孔、螺紋、凸凹鍵等部位的加工；因加工中心采用滾動絲杠，各軸運行平穩(wěn)，定位精度、重復(fù)定位精度好，工件可達到極高的位置度、對稱度；凸鍵底孔進行銑削加工（圓弧插補），其圓柱度可達φ0.025 mm，銑削加工方式很容易滿足Ra3.2粗糙度要求；加工中心具有刀具半徑補償功能（G41/G42）,凸鍵底孔尺寸調(diào)整、控制方便。缺點是需設(shè)計、制作插刀桿和插刀，插刀桿和插刀的制作需進行線切割加工；要求機床主軸準(zhǔn)停位置和剛度能滿足要求：伺服主軸增益過低，則主軸準(zhǔn)停位置和剛度不能滿足要求，過高則會產(chǎn)生主軸定位振蕩現(xiàn)象，對凸凹鍵的加工精度造成不利影響；因加工中心屬于精密設(shè)備，只適合輕載加工；凸凹鍵的方向應(yīng)平行機床的運動軸（X軸或Y軸），對偏轉(zhuǎn)方向的凸凹鍵需設(shè)計、制作夾具，將凸凹鍵方向偏轉(zhuǎn)至平行機床的運動軸（X軸或Y軸）。

5 結(jié) 語

設(shè)計、制作插刀桿和插刀，利用加工中心主軸準(zhǔn)停（M19）功能進行YL55插座體凸凹鍵的插削加工，滿足了該產(chǎn)品的設(shè)計要求，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)。因加工中心較高的自動化程度和加工精度，產(chǎn)品的一致性好，加工效率高，減輕了操作者勞動強度，適合中小批量的零部件加工。該方法廣泛應(yīng)用于我公司動車組連接器、機車連接器、城市地鐵連接器等插頭體、插座體等零部件的凸凹鍵加工，為公司的各型電氣連接器開發(fā)、試制成功奠定基礎(chǔ)，解決了插頭體、插座體等零部件的凸凹鍵加工工藝難題。

［1］ 葛中民.機械設(shè)計基礎(chǔ)［M］.北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，1992.

［2］ 韓鴻鸞，李建剛.數(shù)控銑床與加工中心編程與操作［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［3］ 于駿一.典型零件制造工藝［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1989.

［4］ 曹鳳國.特種加工手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

（編輯昊 天）

TG 659

A

1002－2333（2014）05－0203－03

吳鐵志（1973—），男，銑工高級技師，數(shù)控銑技師，從事數(shù)控加工工藝分析、非標(biāo)刀具和夾具設(shè)計、數(shù)控程序編制和調(diào)試等工作。

2014-03-01