多頭（tóu）內圓弧螺旋槽數控（kòng）車削刀具的製作
2020-11-25 來源（yuán）： 資陽中車（chē）電氣科技有限（xiàn）公司 作者：羅金龍
摘要：針對大導程圓弧螺旋槽在數控車削加工中無標準成形刀具現狀，通過設計可調式分（fèn）度裝置，利用線切割錐度加工（gōng）功能，解決了圓弧螺旋槽大（dà）導程刀具複合後角精（jīng）密切割，實現了三頭內圓弧螺旋槽數控刀具高精度標準化製作。
關鍵詞：圓弧螺旋槽 數控車削加（jiā）工 刀具（jù）製作
資陽中車電（diàn）氣科技有限公司在開發機車連接器殼體產品時（shí），需要在數控（kòng）車加（jiā）工三頭內圓弧螺旋槽，但由於（yú）沒（méi）有（yǒu）圓（yuán）弧螺旋槽刀具無法加工。專業（yè）廠家生產的圓弧刀具不能滿足（zú）殼體圓弧螺旋槽加工參數要求；另外，定製周期（qī）長（zhǎng）、成本（běn）高，無（wú）法滿（mǎn）足生產周期，手工刃磨精度無法保障，一致性差。
本文通過設計可調式（shì）分度裝置，打破線切割錐度加工限製，完成刀具外形（xíng）與複合後角的切割（gē），實現大導程螺（luó）紋類刀具的高精度標準化切割製作（zuò）。本文以（yǐ）殼體（tǐ）圓（yuán）弧螺旋槽加工為例，介紹三頭內圓弧螺旋（xuán）槽數（shù）控刀具（jù）的工藝製作方法。
1、殼體圓弧（hú）螺旋（xuán）槽
1.1 殼體圓弧螺旋槽的（de）結構
殼體是一種套類零（líng）件，如圖（tú） 1 所示。右端為三頭內圓弧螺旋槽，槽的根部為兩個大小不同的孔形（xíng）槽；圓弧螺旋槽是滾（gǔn）珠的滾道，槽的根部孔形槽（cáo）用於滾（gǔn）珠鎖緊；圓弧螺旋槽在數控車進行加工，孔形槽在加工中心進行加工。由於螺旋槽與滾珠緊密（mì）接觸，需要很高精度，因（yīn）此對圓弧槽形狀精度（dù）要（yào）求很高。
圖 1 殼體與內圓弧螺旋槽展開圖
1.2 殼（ké）體圓弧螺旋槽加工工藝參數
從圖 1 中可知，螺旋槽是導程（chéng）為 28.5mm，大徑 Φ48mm，小徑 Φ45.2mm，截麵形狀是 R3.5 的三頭圓弧螺（luó）旋槽（cáo）。螺旋升角（jiǎo） 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（xìng）能和螺紋（wén）加工原理，確定刀具主要技術參數如下：刀具前角（jiǎo） 10°，主後角 6°，進給後角（jiǎo）17°，背向後角 -5°。
2、圓弧螺旋槽（cáo）刀具製作方案
由於刀具為圓弧形，各後角角度各不相同，手工刃（rèn）磨難以（yǐ）控製（zhì）。為保證刀具形（xíng）狀，可選擇（zé）線切割機床切割控製刀具輪廓形狀，然後用（yòng）工具磨修磨前（qián）角，最後手工研（yán）磨各後刀麵，實物如圖 2 所示（shì）。
圖 2 殼體加工實物圖
但線切割機床（chuáng）最大加工錐度為 6°，且（qiě）恒定；圓弧螺旋槽刀（dāo）具是複合後角，各不相等。線切割機床錐度加工功能無法（fǎ）滿足刀具製作要求，如何打破線切割錐度加（jiā）工限製，成為該方案能否成功實施的關鍵。
3、設計專用夾具，彌（mí）補線切割錐度加工功能缺陷
3.1 合理分解刀具複合角度，滿足線切割（gē）錐度（dù）加工要求
線切割機床能夠加工的最大錐度為 6°，主後角 6°可以直接切割；左右兩側（cè）後角分別為 17°和 -5°，因角（jiǎo）度不等無法切割；如果製作專（zhuān）用夾具（jù）裝夾刀具，讓刀具旋轉一個螺旋（xuán）升角，即可保證左右兩側角（jiǎo）度。
3.2 可調式分度裝（zhuāng）置
可調式分度裝置由夾具（jù）體和支撐定位（wèi）座組（zǔ）成，如圖（tú） 3所示。支（zhī）撐定位座為直套，下半圓銑削成平麵，放（fàng）置在機床導軌麵；內孔套在夾具體左端（duān）台階外圓柱麵上。夾具體左端是方形孔，用來安裝刀具，右端大（dà）外圓有精密刻線（xiàn），相當於分度盤（pán）。
圖 3 可調式分度裝置
使用時，把（bǎ）支撐定位座（zuò）固定（dìng）在機床導（dǎo）軌上（shàng），將刀具安裝在夾具體左端方形孔內，用緊固螺釘壓（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（gōng）。因此，下麵主（zhǔ）要介紹在線（xiàn）切割機床如何利用可調式分度裝置進（jìn）行切割加工的操作方法：
第一，將支撐（chēng）定位座有平麵的一端放在導軌麵上，用百（bǎi）分表找正支撐定（dìng）位座（zuò）軸線（xiàn），與機床 Y 平（píng）行；平行度誤差小於 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，將夾具體安（ān）裝（zhuāng）在支撐定位座內，旋轉夾具體，調整刻度盤位置，使刻度盤的零位（wèi）對準基準定位（wèi）線；然後用鎖緊螺釘將夾具體固定在支撐定位座上。
第三，將刀具放入（rù）夾具體左端方形（xíng）孔內，用緊（jǐn）固螺釘壓（yā）緊刀具，編程切割 10°的前角。
第四，鬆開鎖緊螺（luó）釘，將夾具體旋轉 90°，再向（xiàng）右旋（xuán）轉 11°，用鎖緊螺釘壓緊夾具體；然後使用電極絲左傾（qīng）斜加工指令，調（diào）整上下輪間距，確證 6°的錐度，編程切割R3.5 圓弧。
第（dì）五，保證刀具長度 20mm，編程割斷。
第六，重複第（dì）二至第五步，對第二個刀頭進行切割。由於資陽中車電氣科技（jì）有限公司使用的是快走私（sī）線（xiàn）切割機床（chuáng），前刀麵需留 0.1mm 加工餘量；然後在工具磨床上精磨前角；最（zuì）後手工研磨後刀麵。如采用慢走絲機床切割，則不需留加工餘量，切割完畢也不（bú）需要進（jìn）行前角修磨和後角研磨處理。
5、結（jié）語（yǔ）
通過（guò）該方法製作三頭內圓弧螺旋槽刀具，具有精度高（gāo）、標準性好（hǎo）以及（jí）成本低廉等優點。三頭內圓弧（hú）螺旋槽平整光滑，圓弧（hú）形狀精度高，完全滿足工（gōng）藝設計要求。本文設計的可調式分度裝置還適合大（dà）導程非標多頭螺紋，數控刀具（jù）在線（xiàn）切割機床進（jìn）行小批（pī）量切割製作，具有較高的實用價值，值得推（tuī）廣與應用。
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