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多頭（tóu）內圓（yuán）弧螺旋槽數控車（chē）削（xuē）刀具的製作

2020-11-25 來源：資陽中車電氣科技有（yǒu）限（xiàn）公司作者：羅金龍

摘要（yào）：針對（duì）大導程圓弧螺旋（xuán）槽在數（shù）控車削加工中無標準成形刀具現（xiàn）狀，通過（guò）設計可調式分度裝置，利用線切割（gē）錐度加工功能，解決了圓（yuán）弧螺旋槽大導程刀具複合後角精密切割（gē），實現了三頭內圓弧螺旋槽數（shù）控刀（dāo）具高精度（dù）標準（zhǔn）化製作。

關鍵詞：圓弧（hú）螺旋槽數控車削加工（gōng）刀具製作

資陽中車電氣科技有限公司在開發機車（chē）連接器殼體產品時，需要在數控車加工三頭內圓弧螺旋槽，但由於沒（méi）有圓弧螺旋槽（cáo）刀具無（wú）法加工。專業（yè）廠家生產的圓弧刀具不能滿足殼體圓弧螺旋槽加工參數要求；另外，定製周期（qī）長（zhǎng）、成本高（gāo），無法滿（mǎn）足生產周期，手工刃磨精度（dù）無法保（bǎo）障，一致性差。

本（běn）文通過設計可調式分度裝置，打破線（xiàn）切割錐度加工限製，完成刀（dāo）具外形與複合後（hòu）角的切割，實現大導程螺紋類刀具的高精度標準化切（qiē）割製（zhì）作。本（běn）文以殼體圓弧螺旋槽加工為例，介（jiè）紹三頭內圓弧螺旋槽數控刀具（jù）的工藝製作方法。

1、殼體圓弧螺旋槽

1.1　殼體圓弧螺旋槽的結構

殼體是一種套（tào）類零件，如圖 1 所示（shì）。右端為三頭內圓（yuán）弧螺旋槽（cáo），槽的根部為兩個大小不同的孔形槽；圓弧螺旋槽是滾珠的滾道，槽的根部孔形槽（cáo）用於滾（gǔn）珠鎖緊；圓弧螺旋（xuán）槽在數（shù）控車進行加工，孔形槽在加工中心進行加工。由於螺旋槽與滾（gǔn）珠緊密接觸（chù），需要很高精度，因此（cǐ）對圓弧槽形狀精度要（yào）求很高。

圖 1　殼體與內圓弧螺旋槽展開圖

1.2　殼體圓弧螺旋槽加工工藝參數

從（cóng）圖（tú） 1 中可知，螺旋槽是導（dǎo）程為 28.5mm，大徑 Φ48mm，小徑（jìng） Φ45.2mm，截麵形（xíng）狀是 R3.5 的三頭圓弧螺旋槽。螺旋（xuán）升角 tgΨ=28.5/3.14×[（48-45.2）/2+45.2]=0.19477，則 Ψ=11.02°。

由於材質為6061-T6，因此選擇 8mm 的 W18Cr4V3製作；根據刀具材料性能和螺紋加工原理（lǐ），確定（dìng）刀具主要技術（shù）參數如下：刀具前角 10°，主後角 6°，進給後角17°，背向（xiàng）後角 -5°。

2、圓弧（hú）螺旋槽刀具製作方案

由於刀具為圓弧形，各後角角（jiǎo）度各不相同，手工刃磨難以控（kòng）製。為保證刀具形狀，可選擇線切割機床切割控製刀具輪廓形狀，然後用工具（jù）磨修磨（mó）前角，最後手工研磨各後刀（dāo）麵，實物如圖 2 所示。

圖 2　殼體（tǐ）加工實物圖

但線切割（gē）機床最大加工錐度為 6°，且恒（héng）定；圓弧螺旋槽刀具是複（fù）合後角（jiǎo），各不相（xiàng）等（děng）。線切割機床（chuáng）錐度加工功能無法滿足刀具製作要求（qiú），如何（hé）打破線切（qiē）割（gē）錐度加工限製，成為該方案能（néng）否成功（gōng）實施的關鍵。

3、設計專用夾具，彌補線切割（gē）錐度加工功（gōng）能缺陷（xiàn）

3.1　合（hé）理分解刀具複合角度，滿（mǎn）足線切割錐度加工要（yào）求

線切割機床能夠加工的最大錐度為 6°，主後角 6°可（kě）以直接切割；左右兩側後角分別為 17°和 -5°，因角度不等無法切割；如果製（zhì）作專用夾具裝夾刀（dāo）具，讓（ràng）刀具旋轉一個螺旋升角，即可保證左右兩側角度。

3.2　可調式分度裝置

可調式（shì）分度裝置由夾具體和支撐定位座組成，如圖 3所示。支撐定位座為直套，下半圓銑削成平麵（miàn），放置在機床導軌麵；內（nèi）孔套在夾（jiá）具體左端台（tái）階外圓柱麵上。夾（jiá）具體左端是方形孔，用來安裝刀具，右端大外圓有精密刻線，相當於分度（dù）盤。

圖 3　可調式分度裝置

使用時，把支撐定位座固定在機（jī）床導軌上，將刀具安裝在（zài）夾具體左端方形孔內，用緊固螺（luó）釘壓緊刀具；然後轉（zhuǎn）動夾具體右端分度盤，調整到合適位置，用鎖緊螺釘鎖緊（jǐn）即可。

4、刀具製作

圓弧螺旋槽刀具製（zhì）作關鍵是在線切割機床進行切割加工。因此，下麵主要介紹在線切割機床如何利用可調式分（fèn）度裝置進行切割加工的操作方法：

第一，將支撐定位座有平麵的一端放在導軌麵上，用百分表找正支撐定位座軸線，與機床 Y 平行（háng）；平行度（dù）誤差小於 0.02mm，把調節螺杆放入（rù）導軌 T 形槽（cáo）內，然後壓緊支撐定位座。

第二（èr），將夾具體安裝在支撐定位座內，旋轉夾具體，調整刻度盤位置，使刻度（dù）盤的零（líng）位對準基準定位線；然後用鎖緊螺釘（dìng）將夾具體固定在支撐定位座上。

第三，將刀具放入夾具體左端方（fāng）形孔內，用緊固螺（luó）釘壓緊刀具，編程切割 10°的前角。

第四，鬆開鎖緊螺釘，將夾具體旋（xuán）轉 90°，再向右旋（xuán）轉 11°，用鎖緊螺釘壓緊夾具體；然後使用（yòng）電極絲左傾斜（xié）加工指令，調整上下輪間距，確證 6°的錐度，編（biān）程切割R3.5 圓弧。

第五，保證刀具長度（dù） 20mm，編程割斷。

第六，重複第二至第五步，對第二個刀頭進行切割（gē）。由於資陽中（zhōng）車電氣科技有限公司使用（yòng）的是快走私線切割機（jī）床，前（qián）刀麵需留 0.1mm 加工餘量；然（rán）後在工具磨床上精磨前角；最後（hòu）手工研磨後刀（dāo）麵。如采用（yòng）慢走絲機床切割，則不需（xū）留加工餘量，切割完畢也不需要進行前角修磨和後角（jiǎo）研磨（mó）處理。

5、結語（yǔ）

通過（guò）該方法（fǎ）製作三頭內圓弧螺旋槽刀（dāo）具，具有精度高、標準性好以及成本低廉（lián）等優點。三頭內（nèi）圓弧螺旋槽平整光滑（huá），圓弧形狀精度高，完全滿足工藝設計要求。本文設計的可調式分度（dù）裝置還適合大導程非標多頭螺紋，數控（kòng）刀具在（zài）線切割機床進行小批量切割製作，具（jù）有較高的實用價值，值得推廣（guǎng）與應（yīng）用。

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