轍叉零件的加工

■ 秦川機(jī)床工具集團(tuán)股份公司 （陜西寶雞 721009） 茍彥斌 邢 濤 崔春輝 鄭建余

1. 轍叉零件結(jié)構(gòu)

某橋梁廠轍叉零件如圖1所示，材料為高強(qiáng)度耐磨鋼，其機(jī)械性能是普通低合金鋼的3～5倍，表面硬度通常達(dá)到400HBW左右，屬于高硬度難加工材料。轍叉軌道型面一般都很復(fù)雜，且種類繁多，每個(gè)型號(hào)的轍叉截面完全不同。型面一般是由多個(gè)截面不同的形狀擬合而成，在不同的區(qū)域，截面形狀和深度是不斷變化的，截面根部圓角也會(huì)在R2～R20mm過(guò)渡，如圖2所示。

圖1 轍叉零件模型

2. 加工難點(diǎn)分析

轍叉零件加工難點(diǎn)分析如下：

1）二維圖樣轉(zhuǎn)化為三維模型的過(guò)程。如圖2所示，該零件截面均為變截面，并有圓弧及深度變化過(guò)渡，必須根據(jù)模型特征利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)進(jìn)行三維創(chuàng)建。模型特征的三維創(chuàng)建是加工該零件的基礎(chǔ)。如利用UG軟件建模時(shí)，需用到曲線、投影曲線、拉伸、掃描、直紋、求差、倒圓角以及鏡像等命令。且在建模的過(guò)程中往往會(huì)遇到尺寸干涉，尺寸過(guò)渡約束、矛盾等問(wèn)題，需根據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)加以尺寸優(yōu)化。

2）計(jì)算機(jī)數(shù)控編程。該零件屬于典型的三軸數(shù)控龍門銑加工件，數(shù)控程序需用軟件根據(jù)零件特征創(chuàng)建出合理的加工刀路，再通過(guò)適合該龍門銑設(shè)備的后處理程式創(chuàng)建NC代碼，傳輸至機(jī)床予以加工。

3）零件材質(zhì)硬度偏高，需選擇合適的加工刀具。由圖2可以看出，轍叉截面的寬度尺寸不大，深度較深，刀具使用局限性很大?？紤]零件硬度情況，選用的刀具均為涂層刀片或整體硬質(zhì)合金刀具（見圖3）。粗、精加工采用小主偏角的快進(jìn)給鑲片銑刀。使用小主偏角可以顯著降低最大切屑厚度，這允許使用極高的進(jìn)給率而不會(huì)使刀片過(guò)載。同時(shí)，選用這種可換刀頭模式可以在同一刀柄的情況下更換不同的刀頭，大大節(jié)省了刀具成本；清根刀具采用整體硬質(zhì)合金圓鼻刀或球刀。采用以上刀具有效地提高了刀具切削效率，能夠保證轍叉型面誤差及表面粗糙度達(dá)到圖樣要求。

圖2 轍叉局部截面尺寸變化

圖3 刀具形狀結(jié)構(gòu)

3. 數(shù)控銑加工過(guò)程的重點(diǎn)控制內(nèi)容

轍叉的型面加工是該零件的核心工序，曲面的形位尺寸精度等均由此道工序控制，需要優(yōu)化選擇刀具、切削方式和切削參數(shù)等工藝要素，從而兼顧加工精度、表面質(zhì)量和效率。利用UG軟件進(jìn)行編程，具體的加工步驟如下：

（1）粗加工 依次選用φ30mm、φ25mm快進(jìn)給銑刀，φ12R2整體硬質(zhì)合金刀開粗，利用建模時(shí)基準(zhǔn)曲線為加工截面線，將轍叉截面槽先加工至如圖4所示的臺(tái)階形狀。

（2）精加工 用φ25mm快進(jìn)給銑刀依次精銑中間區(qū)域→精銑型面內(nèi)面左右兩側(cè)→精銑型面外面前后兩側(cè)；用φ12R2圓鼻刀清根（中間區(qū)域）；用φ16R8球刀清根（型面底部左右兩側(cè)）。分別如圖5～圖9所示。

圖4 粗加工后形狀

圖5 精銑中間

圖6 精銑型面內(nèi)面左右兩側(cè)

圖7 精銑型面外面前后兩側(cè)

圖8 中間清根

4. 結(jié)語(yǔ)

生產(chǎn)實(shí)際表明，采用以上工藝方法及選用刀具，能順利實(shí)施該零件的粗、精加工，最終尺寸精度檢測(cè)能完全達(dá)到圖樣技術(shù)要求。為以后加工該類型硬度偏高、特征相對(duì)復(fù)雜的零件提供了新思路，奠定了一定的基礎(chǔ)。

專家點(diǎn)評(píng)

文中的轍叉零件屬于高硬度難加工材料，軌道型面由多個(gè)截面不同的形狀擬合而成，在不同的區(qū)域，截面形狀和深度是不斷變化的，作者通過(guò)對(duì)加工難點(diǎn)的分析和數(shù)控銑削過(guò)程的重點(diǎn)控制，順利完成了該零件的粗、精加工。

文章簡(jiǎn)潔流暢、圖文清晰，內(nèi)容和結(jié)構(gòu)都比較合理，加工路徑正確無(wú)誤，刀具選型經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在曲面輪廓槽銑削方面具有很好的創(chuàng)新思路。