車銑復合加工中心加工螺桿的工藝分析

姚怡平++郝勝杰

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

關鍵詞：車銑技術；車銑復合加工中心

一、車銑技術的主要特點

（一）車銑加工作為一種先進的金屬切削方法，其主要優點為：

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.車銑極易實現高速切削，而高速切削的一切優點可在車銑中得以體現；

4.由于切削速度是由工件和刀具的回轉速度共同合成，因此不需要使工件高速旋轉也能實現高速切削，有利于對大型工件進行高速切削；

5.轉速相對較低，加工薄壁件幾乎有由于離心力產生的變形；

6.工件溫度相對較低，熱變形小；

7.使用較大的縱向進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、鏜等不同方法進行加工的工件能在一次裝夾中完成，不需要更換機床，大大縮短了生產周期，防止了重復裝夾誤差；

9.車銑是多刃切削，結合高速切削可較大地提高生產效率；

10.多刃切削過程平穩，刀具磨損小。

（二）由此可知，車銑技術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體毛坯的粗加工，如大型軋錕、發電機轉子、大型鑄管模、大型船舶用曲軸以及火炮身管等；

2.大型薄壁件回轉體的精加工；

3.大型回轉體工件的高速、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，生產效率非常低。為此提出了利用先進的車銑復合加工中心來解決該類零件的復雜性，隨著車銑技術的進一步發展，這類問題正變得越來越簡單化。

二、變導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

數控機床上使用的刀具應滿足安裝調整方便、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。

1.銑刀剛性要好：一是提高生產效率而采用大切削用量的需要；二是為了適應數控銑床加工過程中難以調整切削用量的特點。

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量與加工精度，而且會增加換刀引起的調刀與對刀次數，也會使工作表面留下因對刀誤差而形成的接到臺階，從而將低了零件的表面質量。

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的原則。加工較大的平面應選擇面銑刀；加工凹槽、較小的臺階面及平面輪廓應選擇立銑刀；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、特殊孔等應選用成形銑刀。工件材料不同，選擇不同材料銑刀。一般硬質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，為了提高加工效率和加工質量，應選用超細晶粒硬質合金銑刀。超細晶粒硬質合金銑刀強度高、耐沖擊，是加工難加工材料的首選刀具。

（二） 刀具軌跡規劃

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：

1.使被加工零件獲得良好的加工精度和表面質量；

2.盡可能使走刀路線最短、減少程序段數量、減少空走刀時間，提高編程效率。

三、 螺桿加工的實驗

（一）車銑復合加工中心對刀

對刀點設置的原則是：便于數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。可設置在加工零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基誰上。要確定對刀點在工件坐標系中的起始位置，則需要首先確定刀位點，刀具刀位點是指刀具在機床上的位置。對于不同的刀具，刀位點選擇是不同的。對立銑刀和端面銑刀而言，刀位點為其底面中心；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.對刀時應使對刀點和刀位點重合。

（二） 加工工藝安排

工藝安排：由于這臺車銑復合加工中心不便于進行粗加工，在實驗前在普通機床上進行了粗加工，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合加工中心上裝夾，防止工件由于夾緊力不夠造成變形，進而影響到加工精度。

粗加工之后，使用車銑復合加工中心進行試切。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：第一道工序車削外圓進給1.4mm/min。第二道工序銑螺旋槽，銑刀轉速3000r/min。第三道工序銑六方體，銑刀轉速3000r/min。

四、結論

變導程變深度螺桿零件是一類具有代表性且造型比較規范的、典型的回轉類復雜零件。本文提出了利用車銑復合加工中心加工變導程變深度螺桿的方法，經過實驗表明了方法的可行，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：

[1] 黃景飛.數控自動編程的加工工藝探討[J].機床于液壓，2004.