三軸數控龍門加工中心帶萬向角度銑頭加工不銹鋼產品

■寧波二次方工具有限公司 （浙江 315400） 湯寧寧

三軸數控龍門加工中心帶萬向角度銑頭加工不銹鋼產品

■寧波二次方工具有限公司 （浙江 315400） 湯寧寧

摘要：分析超長異型薄壁不銹鋼產品的加工難點，利用萬向角度銑頭和巧妙的工裝設計，解決了該帶斜面的不銹鋼產品在三軸加工中心上加工的問題，提高了加工效率和加工精度，降低了加工成本，取得了良好的經濟效益。

1. 問題分析

如圖1所示為余姚市麥斯特電子科技有限公司生產的超長異型薄壁不銹鋼產品全剖視圖，材料為304不銹鋼，該產品總長度為5 430mm，總寬為88.1mm，總高為58.36mm。

由圖1可見，產品最薄處厚度為3mm，且不銹鋼具有塑性大、韌性高和導熱率低的特點，易形成刀具高溫，從而產生切屑瘤，使切削阻力變大，薄壁處容易產生變形現象。產品還具有較高的形位公差要求。對于長條型不銹鋼產品的加工，難免會出現整體變形現象。要使總長5 430mm的長不銹鋼工件加工出來的形位公差在要求的公差范圍之內，其工裝的合理設計成了能否加工出合格產品的關鍵；其次，產品有一條寬30mm的貫穿的斜槽和直徑為8mm的通孔，人們的第一反應往往會考慮使用五軸數控機床進行加工。如果使用三軸機床能夠完成圖樣的加工要求，那就會給客戶帶來巨大的經濟效益。

圖1　產品尺寸

2. 相應的加工方案（包括工裝設計）

（1）工序1：利用萬向角度銑頭（見圖2）加工上方斜面與斜孔。

圖2

工件材料為長條型304不銹鋼，先加工上方斜面與斜孔，斜面均為規則角度斜面，可用萬向角度頭加工，一次加工到位。角度頭加工斜面主要有以下特點：①效率高。角度頭輸出端可夾持BT錐度刀柄，根據不同的加工要求可隨意更換不同類型的刀具，無論斜面或者側面加工均可一次加工成型，大大節省了傳統斜面爬面的加工時間。②表面粗糙度

質量高。與傳統的加工斜面方式相比，角度頭銑斜面具有無接刀痕的優點，因此加工出的斜面表面粗糙度質量也相對比較高。③可斜面鉆孔和剛性攻牙。以此工件為例，要想在普通三軸加工中心上加工φ8mm斜孔，就必須利用分度頭或者制作相對應的角度工裝，而分度頭根本無法裝夾一個總長5 430mm的工件。如果制作工裝的話，投入成本過大，而且所加工出來的孔中心角度未必能達到要求。角度銑頭可在±120°內任意一度一調調角度，并且角度定位方式為插銷定位式，不但定位剛性足，且其定位的角度誤差可控制在萬分之一度以內，大大提高了孔位與工件的位置公差。

（2）工序2：利用工裝（見圖3）加工下方平面與圓弧面。此工裝由數個專用墊塊組成，都是由線切割加工，所以成本較低，而且一致性非常好，每個墊塊在線切割時都有輪廓單邊偏移0.01mm，能夠與精加工后的工件過度配合。墊塊間距為200mm，能保證在加工中的平穩性，使工件加工表面粗糙度質量提高。圖4所示為加工實況圖，圖5所示為加工出的成品。

圖3

圖4

圖5

3. 結語

此加工案例中利用萬向角度銑頭和巧妙的工裝設計，解決了長條型帶斜面的不銹鋼產品在三軸加工中心上加工的問題，大大提高了加工效率和加工精度，并且大大降低了加工成本。所加工出來的斜面表面質量都非常好，得到了客戶的好評與肯定，也為客戶帶來了良好的經濟效益。

專家點評

文章對裝夾方式、工序劃分和加工方案等方面的描述比較全面。一般在三軸機床上進行這種斜面、斜孔的加工，通常有角度工裝、分度盤和角度銑頭3種解決方案，該文較全面地分析了3種解決方案的利弊，并說明最終選擇了角度銑頭這種加工方案的優勢。工裝用三維圖和現場照片做了說明，比較清晰。如果用帶有A/C雙擺角銑頭的五軸聯動加工中心加工該零件也比較簡單，原理和該文描述得比較接近。

收稿日期：（20150206）