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        摘要：本文詳細(xì)介紹了數(shù)控鏜銑床在加工薄壁筒內(nèi)變深槽時(shí)的加工過(guò)程以及需要注意的問(wèn)題，通過(guò)結(jié)合試切加工分析，排除干擾因素，確定工件產(chǎn)生變形及振紋的主要因素，并提出解決措施，還自行設(shè)計(jì)了刀桿，確定刀具形式，為類似深孔加工提供一定的參考。
 
      關(guān)鍵詞：數(shù)控鏜銑床；薄壁筒；變深槽
   
      1、 問(wèn)題描述
   
      薄壁筒是諸多產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件。圖 1 為薄壁筒的剖面圖，該圖的特點(diǎn)是筒內(nèi)有 4 個(gè) R1 均布的圓弧變深槽，槽起點(diǎn)距端面 L1mm，終點(diǎn)距端面 520mm，內(nèi)孔尺寸 φd1，外圓尺寸 φD，槽直徑 φd2，未加工槽前壁厚差為 14.5mm。
 
      該零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)屬于新型設(shè)計(jì)方案 , 無(wú)加工經(jīng)驗(yàn) , 對(duì)于如何滿足設(shè)計(jì)要求，需要工藝人員從加工方式選擇、節(jié)約成本等多方面考慮 , 使得產(chǎn)品最終滿足質(zhì)量要求。
 
      2 、加工方案定制
 
      2.1 確定加工思路
   
      薄壁零加工特點(diǎn) ：
   
      1）因零件壁薄，受夾緊力易變形，影響工件的尺寸精度和形狀精度。
      2）在切削力的作用下，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。
      3）因工件壁薄，切削時(shí)容易產(chǎn)生熱變形，熱變形對(duì)精度影響也極大。
  
      根據(jù)薄壁筒的特點(diǎn)和現(xiàn)有的加工條件，確定在數(shù)控鏜銑床上加工工件。具體加工思路為 ：采用專用夾具安裝工件，在鏜刀桿上安裝 60°鏜刀頭，并將刀頭回轉(zhuǎn)直徑調(diào)為 R1，編制程序，按程序走 45°直線段，然后走斜線抬出，完成一個(gè)槽加工，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系60°完成下一個(gè)變深槽。以此類推，完成六個(gè)槽的粗、精加工。
 
      2.2 選擇裝夾方式
   
      從薄壁筒的特點(diǎn)分析可知，合理選擇夾緊力的方向和作用點(diǎn)，可以減少夾緊力對(duì)工件變形的影響。采用一組圓弧面接觸工件外圓的夾具，在工件進(jìn)刀位置，槽起點(diǎn)處夾緊，另一個(gè)夾緊點(diǎn)在尾端，還需墊上銅皮防止劃傷工件表面，夾緊后用內(nèi)徑百分表檢驗(yàn)夾緊點(diǎn)內(nèi)孔圓度變形在 0.1mm 以內(nèi)，松開夾具，內(nèi)孔恢復(fù)原先的狀態(tài)。調(diào)整夾緊力過(guò)小，則工件會(huì)夾持不住，當(dāng)內(nèi)孔圓度變形為 0.08mm 時(shí)，工件即可夾緊，松開夾具時(shí)內(nèi)孔彈性變形，不影響工件已定寸的其他尺寸。
 

     
                         圖1 薄壁筒的剖面圖
  
  

      
                                     圖2 鏜刀桿
 
      2.3 確定加工方法
 
      從產(chǎn)品圖分析 , 外圓尺寸 φD，鏜槽直徑 φd2，壁厚僅為 6.5mm，所以加工時(shí)須采用粗、精加工分開的方法，粗鏜 4 個(gè) R1 至直徑 φd2-2，松開起點(diǎn)處夾具，工件精加前夾緊時(shí)，用百分表測(cè)量圓度在0.05mm 以內(nèi)，在滿足精加工夾緊力的情況下，工件變形量盡量小些，這樣可減小測(cè)量誤差。
 
      2.4 刀具的確定
 
      2.4.1 刀桿的選擇
 
      由于被加工槽的終點(diǎn)距端面 520mm，這需要桿有效長(zhǎng)度最短 530mm。雖然山特的刀桿可以組接至該長(zhǎng)度，但預(yù)計(jì)造價(jià) 4 萬(wàn)多元，成本太高，所以決定自行設(shè)計(jì)刀桿，刀具成本在 2 千元左右。由內(nèi)孔尺寸 φd1、槽深 8mm 及 R1，限制刀桿最大直徑只能為 φ70mm，長(zhǎng)徑比 530 ：70≈7.57 ：1，遠(yuǎn)大于 4，而且刀桿是細(xì)長(zhǎng)桿，為減輕刀桿重量和振動(dòng)，將刀桿設(shè)計(jì)成錐度刀桿。如圖 2 所示。
 
      2.4.2 刀頭的選擇
 
      1）焊接合金刀頭
 
      根據(jù)金屬切削原理與刀具，首選機(jī)夾刀頭，合金涂層刀片，這樣刀片耐用，不易磨損，尺寸容易保證，但是沒有 60°機(jī)夾刀頭，而 45°機(jī)夾刀頭無(wú)法進(jìn)入，故改用焊接合金刀頭，理論上可以走出 45°直線，然后斜線出刀。
  
      試驗(yàn)時(shí)選擇參數(shù) ：吃刀深度 2mm，轉(zhuǎn)速 150r/min，進(jìn)給量 10mm/min，走一刀，發(fā)現(xiàn)切削力大，刀桿振動(dòng)，切削過(guò)程中雖調(diào)整轉(zhuǎn)速，但進(jìn)給率等都沒有明顯改善，工件表面都是溝痕，說(shuō)明刀桿伸出太長(zhǎng)，硬質(zhì)合金刀雖然硬度、耐磨性、耐熱性均高于高速鋼刀具，但是在刀桿和工件剛性都不好的條件，無(wú)法完成切削，刀尖磨損嚴(yán)重，甚至刀具崩刃。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可知，采用硬質(zhì)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(diǎn)，適用于孔加工刀具。細(xì)長(zhǎng)刀桿的鏜刀鏜孔，90°主偏角的刀具產(chǎn)生的徑向切削力最小，同時(shí)刀片刃口產(chǎn)生的軸向力最大 ；45°主偏角的車鏜刀易發(fā)生切削振動(dòng)，因?yàn)楫a(chǎn)生振動(dòng)的徑向切削力與軸向力相等，最容易發(fā)生振動(dòng)。對(duì)于工藝系統(tǒng)剛性差的，刀具角度一般為 70 ～ 92°，且主偏角越大，發(fā)生振動(dòng)的概率越低。
 
     結(jié)合受力分析和刀具材料的特點(diǎn)，改用 90°的主偏角刀具，所以首先加工出一個(gè)落刀槽，落刀槽起點(diǎn)距端面 258mm，為了減小振動(dòng)和換刀的麻煩，選擇一把標(biāo)準(zhǔn)直角型粗鏜刀桿，該刀桿直徑60mm，安裝高速鋼材質(zhì)的切槽刀后 , 刀桿有效長(zhǎng)度266mm，根據(jù)公式 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(jīng)過(guò)試切 , 選擇切槽刀寬為 6.5mm ，槽深切至產(chǎn)品圖要求的最小孔徑，然后把 45°斜面用后刀尖按程序分粗、精加工兩次切削完成，這樣為90°刀頭創(chuàng)造更大的落刀空間 , 然后把 90°刀頭落在刀槽內(nèi)，走直線，然后斜線出刀。
 
     2.5 編程及切削參數(shù)的確定
 
     由于用單刀鏜圓弧 R1 是斷續(xù)切削，工藝系統(tǒng)的剛性較差，要求得到較小的表面粗糙度，對(duì)于高速鋼刀具而言，可選較低的切削速度，所以切削速度應(yīng)適當(dāng)減小。

     根據(jù)產(chǎn)品的長(zhǎng)徑比大的特點(diǎn)，精加工時(shí)，要想得到較好的表面質(zhì)量，需降低進(jìn)給速度，通過(guò)采取這一措施，在加工中工件沒有產(chǎn)生振動(dòng)，達(dá)到了產(chǎn)品所需要求的表面粗糙度。依據(jù) SIEMENS 操作編程手冊(cè)，編制加工程序如下 ：
  
     
      
  
     切槽時(shí) , 程序中 R2 根據(jù)實(shí)際測(cè)量調(diào)整留量參數(shù)。總吃刀量為 8mm，R 為 4mm 時(shí)，留量為 4mm ；R為 1mm 時(shí)，留量 1mm，改變 RPL 數(shù)值，完成四個(gè)槽的加工。
 
     由于高速鋼刀具耐用度較低以及刀桿懸臂長(zhǎng)產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象，加工的槽進(jìn)刀處與出刀處尺寸不一致，進(jìn)刀處直徑尺寸比出刀處直徑尺寸大 0.06mm，表面粗糙度達(dá)到 Ra3.2mm。雖然解決刀桿振動(dòng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了加工，但是為了滿足產(chǎn)品圖 Ra1.6mm 的要求，還需要鉗工拋光。
 
     3 、結(jié)語(yǔ)
 
     本文通過(guò)對(duì)薄壁筒加工工藝的試驗(yàn)驗(yàn)證，摸索出了對(duì)薄壁筒件類零件用細(xì)長(zhǎng)鏜桿實(shí)現(xiàn)加工的規(guī)律，符合產(chǎn)品要求，降低了加工成本。同時(shí)也為加工同類零件奠定了基礎(chǔ)，并積累了經(jīng)驗(yàn)。該件的試驗(yàn)成功，保證了某產(chǎn)品的試驗(yàn)成功，現(xiàn)已投入初樣炮的正式小批量生產(chǎn)。