多頭內(nèi)圓弧螺旋槽數(shù)控車削刀具的制作
2020-11-25 來源： 資陽中車電氣科技有限公司 作者：羅金龍
摘要：針對大導(dǎo)程圓弧螺旋槽在數(shù)控車削加工中無標準成形刀具現(xiàn)狀，通過設(shè)計可調(diào)式分度裝置，利用線切割錐度加工功能，解決了圓弧螺旋槽大導(dǎo)程刀具復(fù)合后角精密切割，實現(xiàn)了三頭內(nèi)圓弧螺旋槽數(shù)控刀具高精度標準化制作。
關(guān)鍵詞：圓弧螺旋槽 數(shù)控車削加工 刀具制作
資陽中車電氣科技有限公司在開發(fā)機車連接器殼體產(chǎn)品時，需要在數(shù)控車加工三頭內(nèi)圓弧螺旋槽，但由于沒有圓弧螺旋槽刀具無法加工。專業(yè)廠家生產(chǎn)的圓弧刀具不能滿足殼體圓弧螺旋槽加工參數(shù)要求；另外，定制周期長、成本高，無法滿足生產(chǎn)周期，手工刃磨精度無法保障，一致性差。
本文通過設(shè)計可調(diào)式分度裝置，打破線切割錐度加工限制，完成刀具外形與復(fù)合后角的切割，實現(xiàn)大導(dǎo)程螺紋類刀具的高精度標準化切割制作。本文以殼體圓弧螺旋槽加工為例，介紹三頭內(nèi)圓弧螺旋槽數(shù)控刀具的工藝制作方法。
1、殼體圓弧螺旋槽
1.1 殼體圓弧螺旋槽的結(jié)構(gòu)
殼體是一種套類零件，如圖 1 所示。右端為三頭內(nèi)圓弧螺旋槽，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，槽的根部孔形槽用于滾珠鎖緊；圓弧螺旋槽在數(shù)控車進行加工，孔形槽在加工中心進行加工。由于螺旋槽與滾珠緊密接觸，需要很高精度，因此對圓弧槽形狀精度要求很高。
圖 1 殼體與內(nèi)圓弧螺旋槽展開圖
1.2 殼體圓弧螺旋槽加工工藝參數(shù)
從圖 1 中可知，螺旋槽是導(dǎo)程為 28.5mm，大徑 Φ48mm，小徑 Φ45.2mm，截面形狀是 R3.5 的三頭圓弧螺旋槽。螺旋升角 tgΨ=28.5/3.14×[（48-45.2）/2+45.2]=0.19477，則 Ψ=11.02°。
由于材質(zhì)為6061-T6， 因此選擇 8mm 的 W18Cr4V3制作；根據(jù)刀具材料性能和螺紋加工原理，確定刀具主要技術(shù)參數(shù)如下：刀具前角 10°，主后角 6°，進給后角17°，背向后角 -5°。
2、圓弧螺旋槽刀具制作方案
由于刀具為圓弧形，各后角角度各不相同，手工刃磨難以控制。為保證刀具形狀，可選擇線切割機床切割控制刀具輪廓形狀，然后用工具磨修磨前角，最后手工研磨各后刀面，實物如圖 2 所示。
圖 2 殼體加工實物圖
但線切割機床最大加工錐度為 6°，且恒定；圓弧螺旋槽刀具是復(fù)合后角，各不相等。線切割機床錐度加工功能無法滿足刀具制作要求，如何打破線切割錐度加工限制，成為該方案能否成功實施的關(guān)鍵。
3、設(shè)計專用夾具，彌補線切割錐度加工功能缺陷
3.1 合理分解刀具復(fù)合角度，滿足線切割錐度加工要求
線切割機床能夠加工的最大錐度為 6°，主后角 6°可以直接切割；左右兩側(cè)后角分別為 17°和 -5°，因角度不等無法切割；如果制作專用夾具裝夾刀具，讓刀具旋轉(zhuǎn)一個螺旋升角，即可保證左右兩側(cè)角度。
3.2 可調(diào)式分度裝置
可調(diào)式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，下半圓銑削成平面，放置在機床導(dǎo)軌面；內(nèi)孔套在夾具體左端臺階外圓柱面上。夾具體左端是方形孔，用來安裝刀具，右端大外圓有精密刻線，相當于分度盤。
圖 3 可調(diào)式分度裝置
使用時，把支撐定位座固定在機床導(dǎo)軌上，將刀具安裝在夾具體左端方形孔內(nèi)，用緊固螺釘壓緊刀具；然后轉(zhuǎn)動夾具體右端分度盤，調(diào)整到合適位置，用鎖緊螺釘鎖緊即可。
4、刀具制作
圓弧螺旋槽刀具制作關(guān)鍵是在線切割機床進行切割加工。因此，下面主要介紹在線切割機床如何利用可調(diào)式分度裝置進行切割加工的操作方法：
第一，將支撐定位座有平面的一端放在導(dǎo)軌面上，用百分表找正支撐定位座軸線，與機床 Y 平行；平行度誤差小于 0.02mm，把調(diào)節(jié)螺桿放入導(dǎo)軌 T 形槽內(nèi)，然后壓緊支撐定位座。
第二，將夾具體安裝在支撐定位座內(nèi)，旋轉(zhuǎn)夾具體，調(diào)整刻度盤位置，使刻度盤的零位對準基準定位線；然后用鎖緊螺釘將夾具體固定在支撐定位座上。
第三，將刀具放入夾具體左端方形孔內(nèi)，用緊固螺釘壓緊刀具，編程切割 10°的前角。
第四，松開鎖緊螺釘，將夾具體旋轉(zhuǎn) 90°，再向右旋轉(zhuǎn) 11°，用鎖緊螺釘壓緊夾具體；然后使用電極絲左傾斜加工指令，調(diào)整上下輪間距，確證 6°的錐度，編程切割R3.5 圓弧。
第五，保證刀具長度 20mm，編程割斷。
第六，重復(fù)第二至第五步，對第二個刀頭進行切割。由于資陽中車電氣科技有限公司使用的是快走私線切割機床，前刀面需留 0.1mm 加工余量；然后在工具磨床上精磨前角；最后手工研磨后刀面。如采用慢走絲機床切割，則不需留加工余量，切割完畢也不需要進行前角修磨和后角研磨處理。
5、結(jié)語
通過該方法制作三頭內(nèi)圓弧螺旋槽刀具，具有精度高、標準性好以及成本低廉等優(yōu)點。三頭內(nèi)圓弧螺旋槽平整光滑，圓弧形狀精度高，完全滿足工藝設(shè)計要求。本文設(shè)計的可調(diào)式分度裝置還適合大導(dǎo)程非標多頭螺紋，數(shù)控刀具在線切割機床進行小批量切割制作，具有較高的實用價值，值得推廣與應(yīng)用。
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