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多頭內圓弧螺旋槽數控車削刀具（jù）的製作

2020-11-25 來（lái）源：資陽（yáng）中車電氣（qì）科技有限公司作者（zhě）：羅金龍

摘（zhāi）要：針對大導程圓弧螺（luó）旋槽在數控車削加工中無標準成形刀（dāo）具現（xiàn）狀（zhuàng），通過設（shè）計可調式分度裝置，利用（yòng）線切割錐度加工功能，解決（jué）了圓弧螺旋槽大導程刀具複合後角精密切割，實現了三頭內圓弧螺旋槽數控刀具高精度標準（zhǔn）化製作。

關鍵詞：圓弧螺旋（xuán）槽數控（kòng）車削加（jiā）工刀具製作

資陽（yáng）中（zhōng）車電氣科技有限公司在（zài）開發機車連接器殼體產品時，需要在數控車加工三頭內圓弧（hú）螺旋槽，但由於沒有（yǒu）圓弧螺（luó）旋槽刀具無法加工。專業廠家生產的圓弧（hú）刀具不能（néng）滿足殼體圓（yuán）弧螺旋槽加工參數（shù）要求；另外，定製周（zhōu）期（qī）長、成本高，無法滿足（zú）生產周期，手工刃磨精（jīng）度（dù）無法保障，一致性差。

本文通過設計可調式分（fèn）度裝置，打破線切割錐度加工限製（zhì），完成刀具外形與複合（hé）後角的切割，實現大導程螺紋類刀具的（de）高精度標準化（huà）切割製作。本文以殼體（tǐ）圓弧螺旋槽加工為例，介紹三頭內圓弧螺旋槽（cáo）數控刀具的工藝製作方法。

1、殼（ké）體圓弧螺旋槽

1.1　殼（ké）體（tǐ）圓弧（hú）螺旋槽的結構

殼體是一種套類零件，如圖 1 所（suǒ）示。右端為三（sān）頭內圓弧螺旋槽，槽的根部為兩個大小（xiǎo）不同的孔形槽；圓弧螺旋槽是滾珠（zhū）的滾道（dào），槽的根部孔形槽用於滾珠鎖緊；圓弧螺旋槽在數控車進行加工，孔形槽在加（jiā）工中心進行加工。由於螺旋槽與滾珠緊密（mì）接觸，需要很高精度，因此（cǐ）對圓弧槽形狀（zhuàng）精度要求很高。

圖 1　殼體與內圓弧螺旋槽展開圖

1.2　殼體圓弧（hú）螺旋槽加工工藝參數

從圖 1 中可知，螺旋槽是導程為 28.5mm，大徑 Φ48mm，小徑 Φ45.2mm，截麵形（xíng）狀是 R3.5 的三頭圓弧螺（luó）旋（xuán）槽。螺旋升角 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（gēn）據刀具（jù）材料性能和螺紋加工原理（lǐ），確定刀具主要技術參數如下：刀具前角 10°，主後角 6°，進給後角17°，背向後角 -5°。

2、圓弧螺旋槽刀具製作方案

由於刀（dāo）具為（wéi）圓弧形，各後角角度各不相同，手工（gōng）刃磨難以控製。為保證（zhèng）刀（dāo）具形狀，可選擇線切割機床切割控（kòng）製刀具輪廓形狀（zhuàng），然後用工具磨修（xiū）磨前角，最後（hòu）手工研磨各後刀麵，實物如圖（tú） 2 所示。

圖 2　殼體加工實物圖

但線切割機床最（zuì）大加工錐度為 6°，且恒定；圓弧螺旋槽刀具是複合後角，各不相等。線切割機床錐度加工功（gōng）能無法滿足（zú）刀（dāo）具製作要求，如何打破線切（qiē）割錐度加工限製，成為該方案能否成功實（shí）施的關鍵。

3、設計專用夾（jiá）具（jù），彌補線切割（gē）錐度加工功能缺（quē）陷

3.1　合理分解刀（dāo）具複合（hé）角度，滿足線切（qiē）割錐度加工要求

線切割機床能夠加工的最大（dà）錐度為 6°，主後角 6°可以直接切割；左右（yòu）兩側（cè）後角分別為 17°和 -5°，因角度不等無法切割；如果製作專用夾具裝夾刀具，讓刀具旋轉一（yī）個螺旋升角，即可保（bǎo）證左右兩側角度（dù）。

3.2　可調式分度裝置

可調式分度裝置（zhì）由夾具體和支撐定位座組成，如圖 3所示。支撐定位座（zuò）為直套，下半圓銑削成平麵，放置在機床導軌麵；內孔套在夾具體左端台階外圓柱麵上（shàng）。夾具體左端是方（fāng）形孔，用來安裝刀具，右端大外圓有精（jīng）密刻線（xiàn），相（xiàng）當於分度盤。

圖 3　可調式分度裝置

使用時，把支撐定位座固定在機床導軌上，將刀具安（ān）裝在夾具體左端方形孔內，用緊固螺釘（dìng）壓（yā）緊刀具；然後轉動夾具體右端分度盤，調整到合適位置，用鎖緊螺釘鎖緊即可。

4、刀具製作

圓弧螺旋槽刀具製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（gē）機床如（rú）何利用可調式分度裝置進行（háng）切割加工的操作方法：

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

第二，將夾具（jù）體安裝在支撐定位（wèi）座內，旋轉夾具體，調整刻度盤位置，使刻（kè）度盤（pán）的零位對準基準定位線；然後用鎖緊螺（luó）釘將夾具體固定在支（zhī）撐定位座上。

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

第四，鬆開（kāi）鎖緊螺釘，將（jiāng）夾具體旋轉（zhuǎn） 90°，再向右旋轉 11°，用鎖緊螺釘壓緊夾具（jù）體；然後使用（yòng）電極絲左傾（qīng）斜加工指令，調整上下輪間距，確證 6°的錐度，編程切割R3.5 圓弧。

第五，保證刀具（jù）長度 20mm，編程割斷。

第六，重複第（dì）二至（zhì）第五步，對第二個刀頭進行（háng）切割。由於資陽中車電氣科技有限公司使用（yòng）的是快走私線切割機床，前刀麵需留 0.1mm 加（jiā）工餘量；然後在工具磨床上精磨前角；最後手工研磨後刀麵（miàn）。如采（cǎi）用慢走絲機床切割，則不需留加工餘量，切割完畢也不需要進行前角修磨和後角研磨（mó）處理。

5、結語

通過該方法製作三（sān）頭內圓弧螺旋槽刀具，具有精度高、標準性好以及成本低廉等優點。三頭內圓弧螺旋槽（cáo）平整光滑，圓弧形狀（zhuàng）精度高，完全滿足工藝設計要求。本文設計的可調式分度裝置還適合大導程非標多頭螺紋（wén），數（shù）控（kòng）刀具在線切割機床進行小批量切割製作，具有較高的實（shí）用（yòng）價值，值得推廣與應用。

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