軸向不通小圓弧槽手工拉削技術在臥式車床上的應用

張永智，郭穎，趙曉剛，張蒲忠，孫建邦，魏勇，董沖

西安現代控制技術研究所 陜西西安 710065

1 序言

軸向不通小圓弧槽手工拉削技術是一種針對具有軸向不通小圓弧槽特征產品的手工拉削加工方法。采用此方法，利用組合刀具裝置，可以方便地實現圖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。這種生產效率高，槽表面質量好，創新性的加工思路，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構簡單，制造成本低[1]。

圖1 軸向不通小圓弧槽產品

2 目前技術

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

3 工藝方案的實施

以圖2所示產品尺寸為例，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品的加工難題[3]。

圖2 產品尺寸

筆者結合現有設備條件，設計了一種安裝在臥式車床刀臺上的組合刀具裝置。通過手動方式，利用偏心旋轉刀體使刀具切削刃旋轉切削。通過定位刀具旋轉角度，進行多次直線、旋轉切削，從而實現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計使用

針對車床設計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，實現對軸向不通小圓弧槽的加工。該組合刀具裝置包括兩個部分：刀具裝置和零件工裝，刀具裝置結構如圖3所示，零件工裝如圖4所示。

圖3 刀具裝置結構

圖4 零件工裝

3.2 主要工作過程

1）通過零件工裝小端內螺紋將工件旋緊，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）將旋轉刀體、壓緊墊片、壓緊螺母、加力桿、止動銷、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）旋轉刀體使刀片側面直線段垂直，移動車床橫向滑板在工件徑向表面對刀，記好徑向零位，再移動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）移動小滑板帶動刀具裝置沿軸向進給15mm，使刀具旋轉半徑和槽底圓弧旋轉半徑沿軸向相切，移動中滑板沿徑向小切削進給，一般取0.1～0.2mm，然后利用加力桿手動使組合刀具裝置旋轉，進行切削加工，旋轉角度由旋轉刀體定位銷和固定本體的止動銷控制，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

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

2）手動旋轉刀體切削時，用力和速度要均勻、緩慢，進給量控制在0.1～0.2mm，防止刀片損傷[8]。

4 主要創新點

1）創新性地提出直線、刀具自旋轉的拉削加工思路。

2）利用現有設備和專用工裝，通過精確定位，手動直線、旋轉刀具進給，使切削刃運動軌跡與槽底圓弧半徑重合，實現了徑向較深、軸向不通小圓弧槽的拉削加工。

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

4）通過此次創新為類似零件的加工提供了一些經驗，值得分享借鑒和推廣應用[9，10]。

5 結束語

1）將設計的組合刀具裝置安裝到車床刀架上，通過手工操作該裝置，經多次試切、總結出了成熟的拉削加工方案，實現了該零件的加工任務。經測量，產品各項尺寸、表面質量均滿足要求，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、加工費用顯著降低。