利用自制插刀在加工中心上實(shí)現(xiàn)高精度對(duì)稱鍵槽加工

河南許昌技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)校 (461500)劉 峙

眾所周知，鍵聯(lián)接在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用，尤其是平鍵聯(lián)接，更是量大面廣。但要在孔內(nèi)加工高精度鍵槽并非易事，而且現(xiàn)有傳統(tǒng)加工方法均有不足。例如，用插削法需要專用機(jī)床，用刨削法或電加工效率均較低，用拉削法拉刀制造成本高，用銑削法無法在小內(nèi)孔內(nèi)完成等等。更為重要的是，以上諸法一般都只能在直通孔內(nèi)加工鍵槽，而對(duì)盲孔內(nèi)的鍵槽或有障礙臺(tái)肩的鍵槽則都難有作為，不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。對(duì)于一般性的中小企業(yè)也不可能具有像插床、拉床這么齊全的設(shè)備。為此，筆者在創(chuàng)新思想指導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)了一種新的加工方法，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的專用插刀，只需在普通三軸聯(lián)動(dòng)的加工中心上即能方便地加工出各種形式的孔內(nèi)鍵槽，不但效率高，而且精度也比較高，非常實(shí)用?，F(xiàn)介紹如下，目的是拋磚引玉，得到同行專家的幫助和指導(dǎo)。

1.問題來源

圖1 所示為高壓電器庫柏(電極接線柱)上的所使用的嵌裝螺母，材料為H62Y (黃銅)，從圖2上我們可以看到，零件圖上的外圓、內(nèi)孔、臺(tái)階、螺紋、倒角等均屬于常見工藝，很輕松地就能在數(shù)控車床上完成，但是圖中兩個(gè)對(duì)稱鍵槽則很難找到合適的加工工藝，原因有四:①內(nèi)孔、平底鍵槽，銑床上無法加工。②車間沒有刨床、插床等專門加工溝槽的設(shè)備。③不是通槽，在盲孔內(nèi)加工，線切割等電加工設(shè)備也無法完成。④零件批量小，改工裝夾具成本高。

圖1 嵌裝螺母實(shí)體圖

圖2 嵌裝螺母設(shè)計(jì)圖

2.鍵槽加工工藝分析及解決問題思路

(1)鍵槽加工工藝分析 在M45×1.5 的內(nèi)螺紋面上加工兩個(gè)的對(duì)稱鍵槽，兩槽底間距(47±0.1)mm，槽長26mm，有2mm×φ 46mm 退刀空間，下面是φ40mm 的底孔。相當(dāng)于在一盲孔內(nèi)加工出一段與零件軸線平行的3mm 寬、26mm 長的對(duì)稱平底鍵槽。

(2)解決鍵槽加工的思路 實(shí)踐表明，用車削法和銑削法加工溝槽類工件都是比較理想的方法，不但質(zhì)量好，而且效率高。車床上加工內(nèi)外溝槽，它的優(yōu)點(diǎn)是精度高、效率高、質(zhì)量好、刀具壽命長等，它的缺點(diǎn)是只能加工位于內(nèi)外圓柱面上與零件回轉(zhuǎn)軸線垂直的回轉(zhuǎn)類零件的溝槽。

在銑床上加工溝槽，尤其是采用指狀銑刀，可以很方便地在圓柱外表面上加工出常用的A 形、C 形鍵槽。但在盲孔內(nèi)表面上加工平底鍵槽卻不能如法炮制，因?yàn)閮?nèi)孔的工作條件要比外圓困難得多。主要是受狹小的徑向空間的限制，使常規(guī)的銑削加工機(jī)床和刀具無法放開手腳施展才能。傳統(tǒng)的車銑加工方法都不能解決問題，只有改用往復(fù)切削手段，或插削或刨削或拉削。

數(shù)控加工中心上M19 主軸定位功能 (換刀功能)，能實(shí)現(xiàn)主軸停轉(zhuǎn)且主軸能在垂直于Y 軸方向的上下移動(dòng)。數(shù)控車床上所用機(jī)夾切槽刀片，尺寸規(guī)整、價(jià)格便宜。把兩者結(jié)合起來就能實(shí)現(xiàn)盲孔中鍵槽的加工，且效率和精度均較高。利用分度盤裝夾零件可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)稱鍵槽的加工。

在數(shù)控加工中心上加工機(jī)械零件，精度一般能達(dá)到IT7～I(xiàn)T6 級(jí)精度，再加上加工過程中采用又是數(shù)控機(jī)夾刀片，所以理論上利用加工中心插削出來的鍵槽精度要比在其他機(jī)床上加工出來的零件精度要高得多。

3.加工的實(shí)現(xiàn)

(1)自制插刀 刀頭采用3mm 寬的機(jī)夾切槽刀片，刀桿采用長120mm、直徑16mm 的45#圓鋼，在距頂端1.5mm 刀桿外表面上，利用線切割機(jī)床加工一個(gè)3mm 寬5mm 深的通槽，刀桿頂端加工一M6×1的螺紋孔，然后把切槽刀刀片裝入已加工好的通槽內(nèi)，刀頭外伸5mm，然后頂端用頂絲頂住，如圖3所示。

圖3 自制插刀實(shí)體圖

(2)加工工藝 機(jī)床:VMC750 立式加工中心，F(xiàn)ANUC 系統(tǒng)(具有三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床都行);刀具:自制插刀 (見圖3);夾具:萬能分度盤;程序:O1110 (僅插槽部分程序)如附表所列。

插槽部分程序表

(續(xù))

4.結(jié)語

本文介紹的孔內(nèi)鍵槽加工方法和相應(yīng)的專用刀具，具有構(gòu)思新穎、原理正確、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、程序簡便、制造容易、高效優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)。一旦擁有它，就能在普通加工中心上方便地加工孔內(nèi)鍵槽。特別適合中小企業(yè)和維修部門。其獨(dú)到之處是能用來加工盲孔內(nèi)的鍵槽或有障礙臺(tái)肩的孔內(nèi)鍵槽，且精度高、效率高、表面質(zhì)量好、刀具壽命長，彌補(bǔ)了原有加工方法的不足。此外，它還有許多擴(kuò)展功能，比如能加工出槽底傾斜的鍵槽、花鍵孔等，適當(dāng)改變銑刀形狀，還能加工油溝、異形槽等，使用十分方便靈活，可滿足多種不同的需要。實(shí)踐證明，在加工中心上加工孔內(nèi)鍵槽的效率大致是其他機(jī)床的5 倍，該方法具有較大的實(shí)用價(jià)值，可以推廣應(yīng)用。