普通臥式銑床加工柱面斜沉孔

楊建賀 楊 昭 譚曉芳 白湘燕 蘇瑜

(①江南工業(yè)集團(tuán)公司，湖南湘潭 411207;②陸航駐株洲軍代室，湖南湘潭 411207;③湖南科技工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南湘潭 411207)

1 加工零件基本介紹

某大直徑薄壁艙體零件，基本尺寸為φ216 mm×320 mm(圖1)，材料為超硬鋁合金。加工件的結(jié)構(gòu)特征是:零件左端有8個(gè)與軸心線成15°的斜臺階孔凹槽，均勻?qū)ΨQ分布在外圓柱面上。位置度要求為φ0.15 mm，孔直徑 φ10 mm，主要本體壁厚僅1.87 mm。該零件中部有凸出結(jié)構(gòu)，其中有4個(gè)凹槽對應(yīng)軸向位置有長凸臺，均妨礙刀具進(jìn)入加工區(qū)域，給一般機(jī)床對斜臺階孔加工帶來很大困難。

2 加工工藝設(shè)計(jì)

針對斜臺階孔加工的困難，工藝設(shè)計(jì)時(shí)，我們設(shè)計(jì)了一套專用動(dòng)力頭和刀具(圖2)，避開長凸臺的影響，在有限的空間內(nèi)，加工8個(gè)斜臺階孔凹槽。

工藝設(shè)計(jì)如下:根據(jù)薄壁艙體零件的精度和各孔的位置度要求，首先在五軸立臥加工中心DMU80P上加工諸孔和銑全部凸臺，并專門安排一道工步，用φ10 mm合金球頭銑刀粗銑出8個(gè)斜沉孔，保證尺寸L和均布位置(圖3a)，銑去凹槽大部分材料，并留有清角的余量。中間增加一道劃線工序，可明示尺寸L1(圖3b)。再安排另一道工序在普通臥式銑床上用專用動(dòng)力頭和專用銑刀清角(圖2)，精加工凹槽底部多余余量，保證8個(gè)斜15°凹形槽位置度和尺寸精度。這樣加工，完全滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

3 加工工藝裝置設(shè)計(jì)

在普通臥式銑床X60上加工8－φ10 mm斜15°凹形槽，必須增加一套動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置(即專用動(dòng)力頭)、一把專用圓柱銑刀和一套分度夾具，見圖2。

3.1 專用動(dòng)力頭

設(shè)計(jì)方案見圖4。采用齒形同步帶傳動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對軸的作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊。設(shè)計(jì)的小帶輪齒數(shù)Z1=15，大帶輪齒數(shù)Z2=36，傳動(dòng)比i=Z2/Z1=2.4，屬增速。由于清角余量不大，又是斷續(xù)切削，因此刀具旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不能太高，軸承9采用高級合金鋼材料熱處理制造，可滿足加工工況使用要求。

使用這套工藝裝置時(shí)，將固定座組件2用聯(lián)接螺栓1與銑床主軸前端蓋聯(lián)接，主軸尾支架卸下。再將大墊圈4、大帶輪5、齒形同步帶裝入銑床主軸上，調(diào)整好刀具位置，裝上主軸尾支架，壓緊大帶輪;裝上支座6和軸承9，用螺釘8壓緊;裝上專用銑刀、平鍵10、小帶輪11、齒形同步帶14，最后裝墊圈12，用螺母13固緊。齒形同步帶張力通過支座6上的4個(gè)長腰形孔調(diào)節(jié)。

3.2 專用銑刀

清角銑刀設(shè)計(jì)為圓柱4刃細(xì)齒銑刀(圖5)，材料為高速鋼W18Cr4V，具有端齒刃口和周齒刃口。由于8個(gè)柱面斜沉孔清角工序?yàn)閿嗬m(xù)切削，為保證切削的平穩(wěn)性，在選擇齒數(shù)時(shí)，保證同時(shí)工作的齒數(shù)不少于2個(gè)。通常增大螺旋角也可使切削平穩(wěn)。刀柄銑了鍵槽，通過平鍵10與小帶輪11聯(lián)結(jié)，刀柄部圓柱段與軸承9滑動(dòng)配合。銑刀尾部車有細(xì)牙螺紋，用螺母13固定專用銑刀;銑刀刀桿直徑設(shè)計(jì)略小于刀刃直徑。

3.3 銑槽分度夾具

本夾具(圖6)用于將加工工件正確定位夾緊，并具有分度功能。支承板3是工件定位元件。分度盤9是加工工件的分度元件，分度孔系在坐標(biāo)鏜床上加工，以保證分度位置精度。支承板3底部傾斜15°，用聯(lián)接螺釘固定，并打上定位銷。銑槽分度夾具用百分表校正基準(zhǔn)面后，固定在銑床工作臺上。

分度盤9固定在軸套8上，定位銷4插入分度盤9的分度孔中，使工件固定到正確位置，再將鎖緊螺母7固緊。將工件內(nèi)孔定位到分度盤定位圓柱面和大端面上，裝上壓板11和螺母12并對好刀具預(yù)加工工件的第一個(gè)凹槽位置，最后擰緊螺母12，壓緊工件。加工完第一個(gè)凹槽后，松開鎖緊螺母7，拔出定位銷4，旋轉(zhuǎn)分度盤9，定位固定加工第二個(gè)凹槽。依此類推，加工完全部8個(gè)凹槽。

夾具位置X、Y、Z方向移動(dòng)由銑床工作臺手柄控制，銑刀工作轉(zhuǎn)速n由機(jī)床變速機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)。

4 結(jié)語

對于柱面斜孔，采用普通銑床加工，設(shè)計(jì)專用動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置和專用刀具，是一種較好的技術(shù)解決方法，也是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用有效技術(shù)。

本加工系統(tǒng)專用工藝裝置解決了斜沉孔的加工問題，尺寸和位置精度均達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)裝置擴(kuò)大延伸了普通臥式銑床加工工作范圍，亦可為類似工件加工問題提供有益的參考借鑒作用，簡單實(shí)用可靠。

［1］《航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊》編寫組.航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(夾具設(shè)計(jì)分冊)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1979.

［2］蔡光耀.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

［3］東北大學(xué)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》編寫組.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊［M］.3版.北京:冶金工業(yè)出版社，1994.

［4］趙如福.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊［M］.4版.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006.