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多頭內圓弧螺旋槽數控車削刀具的製作

2020-11-25 來源：資陽中車電氣科技有限公司作者：羅金龍

摘（zhāi）要：針對大導（dǎo）程圓弧（hú）螺（luó）旋槽在數控車削加工中無標準成形刀具現狀，通（tōng）過設計可調式（shì）分度裝置（zhì），利用線切割錐度加工功能，解決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（dù）標準化（huà）製作。

關鍵詞：圓弧螺旋槽數控車削加工刀（dāo）具製作

資陽中車（chē）電氣科技有限公司在開發（fā）機車連接器殼體產品時（shí），需要在數（shù）控車加工三（sān）頭內圓弧螺旋槽，但由於（yú）沒（méi）有圓弧螺旋槽（cáo）刀具無法加工。專業廠家生（shēng）產的圓弧刀具不能滿足殼體圓弧（hú）螺旋槽加工參數要求（qiú）；另外，定製周期長（zhǎng）、成（chéng）本高，無法滿足生（shēng）產周期，手工刃磨精度（dù）無法保障，一致性（xìng）差。

本文通過設計可調式分（fèn）度裝置，打破線切（qiē）割錐（zhuī）度加工限製，完成刀具外形與複合後（hòu）角的切割，實現大導程螺紋類刀具（jù）的高精度標準化切割製作。本文以殼體圓弧螺旋槽加工（gōng）為例，介紹三頭（tóu）內圓弧螺旋槽數（shù）控刀具的工（gōng）藝製作（zuò）方法。

1、殼體圓弧螺旋槽

1.1　殼體圓弧螺旋槽的（de）結（jié）構

殼體（tǐ）是一種（zhǒng）套類零件，如圖 1 所（suǒ）示。右端為三頭內圓（yuán）弧螺旋槽，槽的根部為兩個大小（xiǎo）不（bú）同的（de）孔形槽；圓弧螺旋（xuán）槽是滾珠的滾道，槽的根部孔形槽用於（yú）滾珠鎖緊；圓弧（hú）螺旋（xuán）槽在數控（kòng）車進行加工，孔形槽（cáo）在加工中心進行加工。由（yóu）於螺旋槽與滾珠緊密接（jiē）觸，需要很高精度，因此對圓弧（hú）槽形狀精度要求很高。

圖 1　殼體與內圓弧（hú）螺旋（xuán）槽展開圖

1.2　殼體圓（yuán）弧螺旋（xuán）槽加工工藝參數

從（cóng）圖 1 中可知，螺旋槽是導（dǎo）程為（wéi） 28.5mm，大徑 Φ48mm，小徑 Φ45.2mm，截麵形狀是 R3.5 的三頭圓弧（hú）螺旋槽。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（cǐ）選擇（zé） 8mm 的 W18Cr4V3製作；根據刀具材料性能和螺紋加工原理，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（àn）

由於刀具為圓弧形，各後角角度各不相同（tóng），手工刃磨難以控製。為（wéi）保證刀具形狀，可選擇線切割機床切割控製刀具（jù）輪廓形狀，然後用工（gōng）具磨修磨前角，最後手工（gōng）研磨各後刀麵，實物如圖 2 所（suǒ）示。

圖 2　殼體加工實物圖

但線（xiàn）切割機床（chuáng）最大加工（gōng）錐度為（wéi） 6°，且恒定；圓弧螺旋（xuán）槽刀具是複合（hé）後角，各不相等。線切割機床錐度加（jiā）工（gōng）功（gōng）能無法滿足刀具製作要求，如何打破（pò）線切割錐度加工限製（zhì），成為該方案能（néng）否成功（gōng）實施的關（guān）鍵。

3、設計（jì）專用夾具，彌補線切割錐度加工功能缺陷

3.1　合理分解刀（dāo）具複合角度，滿足線切割錐度加工要求

線切（qiē）割機（jī）床能夠加工的最大錐度為（wéi） 6°，主後角 6°可以直接（jiē）切（qiē）割；左右兩側後角分別為 17°和 -5°，因角度不等無法切割；如果製作專用夾具裝夾（jiá）刀具，讓刀具旋轉（zhuǎn）一（yī）個螺旋升角，即可保證左右兩側角（jiǎo）度。

3.2　可調式分度裝置

可調式分度裝置由夾具體和支撐定（dìng）位座組成，如圖（tú） 3所示。支撐定位座為直套，下半圓銑削成平麵，放置在（zài）機床導軌麵；內孔套在夾具體左端台階外圓柱麵上。夾具體左端是方形孔，用來（lái）安裝刀具，右（yòu）端大外圓（yuán）有精（jīng）密（mì）刻線，相當於分度盤（pán）。

圖 3　可（kě）調式分度裝置

使用時，把（bǎ）支撐定（dìng）位座固定在機床導軌上，將刀具安裝在夾具體左（zuǒ）端（duān）方形孔內，用緊（jǐn）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（wèi）置，用鎖緊螺（luó）釘鎖緊即（jí）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機床如何利用可調式分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（shàng），用百分表找正支撐定位座軸線，與機床 Y 平行；平行度誤差小於 0.02mm，把調節螺杆放入導軌 T 形槽內（nèi），然後（hòu）壓緊（jǐn）支撐定位座。

第二，將夾（jiá）具體安（ān）裝在支撐定位座內（nèi），旋轉夾具體，調整刻度盤位置，使刻度（dù）盤的零位對準基準定位線；然後用鎖緊螺釘（dìng）將夾具體固定在支撐定位座上（shàng）。

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

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

第五，保證刀具長度 20mm，編程（chéng）割斷。

第六（liù），重複第二（èr）至第五步，對第二個（gè）刀頭（tóu）進行切割。由於資（zī）陽中車電氣科技有限公司使用（yòng）的是（shì）快走私線切割機床，前刀麵需留 0.1mm 加工餘量；然後在工具磨床上精磨前角；最後手工研磨（mó）後刀麵。如采用（yòng）慢走絲機床（chuáng）切割，則不需留（liú）加工餘量，切割完畢也（yě）不需要進行前角修磨和後（hòu）角研磨處理。

5、結語

通過該方法製作（zuò）三（sān）頭內圓（yuán）弧螺旋槽刀具，具有精度高、標準性好以及成本低廉等優點。三頭內圓弧螺旋槽平（píng）整（zhěng）光滑，圓弧形狀精度高，完全滿足工藝設（shè）計要求。本文設計的可調式分度裝置還（hái）適合大導程非標多頭（tóu）螺紋，數控刀具在線切割機床進行小批量切割製作，具有較高的實用價值，值得推廣與應用。

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