摘要：本文詳細介（jiè）紹了數控鏜銑（xǐ）床在加工薄壁筒內變深槽時的加工過程以（yǐ）及需要注（zhù）意的問題，通過結合試切加工分析，排除幹擾因素，確定工件產（chǎn）生變形及振（zhèn）紋的主要因（yīn）素，並提出（chū）解決措施，還自行設計了刀（dāo）杆，確定刀具形式，為類似深（shēn）孔加工（gōng）提供一定的參考。
 
      關鍵詞（cí）：數控鏜銑床；薄壁筒（tǒng）；變（biàn）深槽
   
      1、 問題描述
   
      薄壁筒是諸多（duō）產（chǎn）品中的（de）關鍵部件（jiàn）。圖 1 為薄壁筒的剖麵圖，該圖的特點是筒（tǒng）內（nèi）有 4 個 R1 均布的圓弧變（biàn）深槽（cáo），槽起點距端麵 L1mm，終點距端麵 520mm，內孔（kǒng）尺寸 φd1，外圓（yuán）尺寸（cùn） φD，槽直徑（jìng） φd2，未加工槽前（qián）壁（bì）厚差為 14.5mm。
 
      該零件結構的設計屬於新型設計方案 , 無（wú）加工經驗 , 對於如何滿（mǎn）足設計要求，需要工藝人員從加工方式選（xuǎn）擇、節約（yuē）成本等多方麵考慮 , 使得產品最終滿足質量要求。
 
      2 、加工方案定（dìng）製
 
      2.1 確定加工思（sī）路（lù）
   
      薄壁零加工特點 ：
   
      1）因零件壁薄，受夾緊力易變形，影響工件的尺（chǐ）寸精度和形狀精度。
      2）在切削力的作（zuò）用下，容易產生振動和（hé）變形（xíng），影響（xiǎng）工件的尺寸（cùn）精度、形位精（jīng）度和表麵粗糙度。
      3）因工（gōng）件壁薄，切削時容易產生熱變形，熱變（biàn）形對精度影（yǐng）響也極大。
  
      根據薄壁筒的特點和現有的加工條件，確定在數控鏜銑（xǐ）床上加工工件。具體（tǐ）加（jiā）工思路為 ：采用專用夾具安裝工件，在鏜刀杆上安裝 60°鏜刀頭，並將刀頭回轉直（zhí）徑調為 R1，編製（zhì）程（chéng）序，按程序走 45°直線段，然（rán）後走（zǒu）斜線抬出，完（wán）成一個槽加工，旋轉坐標係60°完成下一（yī）個變深（shēn）槽。以此類推，完成六（liù）個槽的粗、精加（jiā）工。
 
      2.2 選擇裝夾方式
   
      從薄壁筒的特點分析可知，合理選擇夾緊力的方向和作用點，可以減少夾緊力對工件變形的影響。采用一組圓弧（hú）麵接觸工（gōng）件外圓的夾具（jù），在（zài）工（gōng）件進刀位置，槽起點處夾緊，另一個夾緊點（diǎn）在尾端，還需墊上銅（tóng）皮（pí）防（fáng）止劃傷（shāng）工件表麵，夾緊後用內徑百分表檢驗夾緊點內孔圓（yuán）度變（biàn）形（xíng）在 0.1mm 以內，鬆（sōng）開夾具，內孔恢（huī）複原先的狀態。調整（zhěng）夾緊力過小，則工件會（huì）夾持不住，當（dāng）內孔圓（yuán）度變形為 0.08mm 時，工件即可夾（jiá）緊（jǐn），鬆開夾具時內孔彈性變形，不影響工件已定寸的其他尺寸。
 

     
                         圖1 薄壁（bì）筒的（de）剖（pōu）麵圖
  
  

      
                                     圖2 鏜刀杆
 
      2.3 確定加（jiā）工方法
 
      從產品圖分析（xī） , 外（wài）圓尺寸 φD，鏜槽直徑 φd2，壁厚僅為 6.5mm，所以加工時須采用粗、精加工分開的方法，粗鏜 4 個 R1 至（zhì）直徑 φd2-2，鬆開起點處夾（jiá）具，工件精加前夾緊（jǐn）時，用百分（fèn）表測量圓度在0.05mm 以內，在滿足精加工夾緊力的情況下，工件（jiàn）變形量盡（jìn）量小些，這樣可減（jiǎn）小測量誤（wù）差。
 
      2.4 刀具的確定
 
      2.4.1 刀杆的選擇
 
      由於（yú）被加工（gōng）槽的（de）終點距端麵 520mm，這需要杆有效長度最短 530mm。雖然山特的刀杆可以組接至該長度，但預計造價（jià） 4 萬多元，成本太高，所以決定自行設（shè）計刀杆，刀（dāo）具成本在（zài） 2 千元左右。由內孔尺寸 φd1、槽深 8mm 及 R1，限製刀杆最大直徑隻能為 φ70mm，長徑（jìng）比 530 ：70≈7.57 ：1，遠大於 4，而且刀杆是細長杆，為減輕刀杆重量和振動（dòng），將刀杆設計成錐度刀杆。如圖 2 所示。
 
      2.4.2 刀頭的選擇
 
      1）焊（hàn）接合金刀頭
 
      根據金屬（shǔ）切削原理與刀具，首選機夾刀（dāo）頭，合金塗層（céng）刀片，這樣刀片耐用，不易磨損，尺寸容易保證，但是沒（méi）有（yǒu） 60°機夾刀頭，而（ér） 45°機夾刀頭無法進（jìn）入，故改用焊接合金刀頭，理論上可以走出 45°直線，然後斜線出刀。
  
      試（shì）驗時選擇（zé）參數 ：吃刀（dāo）深度 2mm，轉速 150r/min，進給量 10mm/min，走一刀，發（fā）現切削力（lì）大，刀杆振動，切削過程中雖調整轉速，但進給率等都（dōu）沒有明顯改善，工件表麵都是溝痕，說明刀杆伸出（chū）太長（zhǎng），硬質（zhì）合金刀雖然硬度、耐磨性、耐（nài）熱性均高於高速（sù）鋼刀具，但是在刀杆和工件剛性都不好的條件，無法完成切（qiē）削，刀尖磨（mó）損嚴重，甚至刀（dāo）具崩刃。經過（guò）試驗（yàn）可知，采用硬質合金刀具不可行。
 
     2）高速鋼刀頭
   
     采用高速鋼刀頭，高速鋼綜合性能較好，容易刃磨，鋒利刃口等優（yōu）點，適用於孔加工刀具。細長刀杆的鏜刀鏜孔，90°主偏角的（de）刀具產生的徑向切削力最小（xiǎo），同時刀片（piàn）刃（rèn）口產生的軸向力最大 ；45°主偏角的車鏜刀易發生切削振動，因為產生振動的徑向切削力與軸向力相等，最容易發生振（zhèn）動。對於工藝係統剛（gāng）性差的，刀具角度一般為 70 ～ 92°，且（qiě）主偏角越大，發（fā）生振動的概率越低。
 
     結合受力（lì）分析和刀具材料的特點，改用 90°的主（zhǔ）偏角刀具（jù），所以首先加工出一個落刀槽（cáo），落刀槽起點距端麵 258mm，為了減小振動和換刀的麻煩，選擇一把標準直角型粗鏜刀杆，該刀杆直徑（jìng）60mm，安裝高（gāo）速鋼材質的切槽刀後 , 刀杆（gǎn）有效長度266mm，根據公式（shì） a≈(0.5 ～ 0.6) ，則主切削刃寬度≈(0.5 ～ 0.6) =6.5 ～ 7.8。主切削刃寬度最大是 7.8mm, 切槽刀寬度越寬 ,切削抗力越大 , 經過（guò）試切 , 選（xuǎn）擇切槽刀寬為（wéi） 6.5mm ，槽深切至產品圖要求的（de）最小（xiǎo）孔徑，然後把 45°斜麵用後刀尖按程序分粗（cū）、精加工（gōng）兩次切削（xuē）完成，這樣為（wéi）90°刀頭創造更大的落刀空間 , 然後把 90°刀頭落在（zài）刀槽內，走直線，然後斜線（xiàn）出刀。
 
     2.5 編程及切削（xuē）參數的確定
 
     由於用（yòng）單刀鏜圓弧 R1 是斷續切削，工藝係統的剛性較差，要求得到較小的表麵粗糙度，對於高速鋼刀具而言，可選較低的切削速（sù）度，所以切削速（sù）度應適當減小。

     根據產品的長徑比大的特點，精加工時，要想得到較好的表麵質量（liàng），需降低進給速度，通過采取這一措施，在加工（gōng）中工件沒有產生振動，達到了產品（pǐn）所需要求的表麵粗糙（cāo）度。依據（jù） SIEMENS 操作編程手冊，編製加工程序如下 ：
  
     
      
  
     切槽時 , 程序中 R2 根據實際（jì）測（cè）量調整留（liú）量參數。總吃刀量為 8mm，R 為 4mm 時，留量為 4mm ；R為 1mm 時，留量 1mm，改變 RPL 數（shù）值，完成四個槽的加工。
 
     由於高速鋼刀具耐用（yòng）度較低以及（jí）刀杆（gǎn）懸臂長產生讓刀現（xiàn）象，加工的槽進刀處與出刀處尺寸不一致，進刀處（chù）直（zhí）徑尺寸比出刀處直徑尺寸大 0.06mm，表麵（miàn）粗糙度（dù）達到（dào） Ra3.2mm。雖然（rán）解決刀杆（gǎn）振動問題，實現了加工，但是為了滿足產品圖 Ra1.6mm 的要求，還需（xū）要鉗工拋光。
 
     3 、結語
 
     本文通過（guò）對薄壁筒加（jiā）工工藝的試驗驗證，摸索出了對薄壁筒件（jiàn）類零件用細（xì）長鏜杆實現加工的規律，符合產品要求，降低了加工成本。同時也為加（jiā）工同類（lèi）零件奠定（dìng）了基礎，並積累了經驗。該件（jiàn）的試驗成功，保證了某產品的試驗成功，現已投入初樣（yàng）炮（pào）的正（zhèng）式小批量生產。