理永奇

中國(guó)石油天然氣第一建設(shè)公司，河南洛陽(yáng) 471023

由于近幾年農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程的快速發(fā)展，提高柴油機(jī)缸體的加工效率已是迫在眉睫的問(wèn)題，于是我公司專(zhuān)門(mén)針對(duì)柴油機(jī)缸體頂、底面的加工成立了攻堅(jiān)小組。

技術(shù)難點(diǎn)如下：

1）同時(shí)加工缸體頂、底面，節(jié)拍短，機(jī)床功能部件要有很好的剛性；2）切削余量大，而且精度要求高要求刀具有很好的性能；3）為避免劃傷工件，零件在加工完成后，銑頭要自動(dòng)讓刀；4）缸體是薄壁零件，且具有開(kāi)檔，夾具要求既要有足夠的剛性又要有很好的柔性；5）底面既定位又加工，定位點(diǎn)既要準(zhǔn)確定位工件，又要在工件夾緊后撤離底面。

1 技術(shù)原理及方案

總體技術(shù)方案：

機(jī)床為臥式雙面雙軸布置形式，兩個(gè)銑削頭固定在側(cè)底座上不動(dòng)，銑頭可自動(dòng)讓刀。夾具采用油缸交錯(cuò)布局方式，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)壓緊；油缸輔助支撐定位面；底面采用齒輪齒條連桿機(jī)構(gòu)定位；一端設(shè)置定位點(diǎn)以消除切削力。夾具固定在變頻調(diào)速?gòu)?qiáng)力銑削機(jī)械滑臺(tái)上，隨滑臺(tái)移動(dòng)工件加工完成以后，銑頭自動(dòng)讓刀以免劃傷工件，滑臺(tái)退回原位。

2 刀具的調(diào)研與選取

前角的選擇原則與車(chē)刀基本相同，只是由于銑削時(shí)有沖擊，故前角數(shù)值一般比車(chē)刀略小，尤其是硬質(zhì)合金面銑刀，前角數(shù)值減小得更多些。銑削強(qiáng)

度和硬度都高的材料可選用負(fù)前角。前角的數(shù)值主要根據(jù)工件材料和刀具材料來(lái)選擇。

銑刀的磨損主要發(fā)生在后刀面上，因此適當(dāng)加大后角，可減少銑刀磨損。常取a 0=5°～12°，銑削時(shí)沖擊力大，為了保護(hù)刀尖，硬質(zhì)合金面銑刀的刃傾角常取l s=-15°～15°。只有在銑削低強(qiáng)度材料時(shí)，取ls= 5°。

主偏角K r 在45°～90°范圍內(nèi)選取，銑削鑄鐵常用45°，銑削一般鋼材常75°，銑削帶凸肩的平面或薄壁零件時(shí)要用90°。

傳統(tǒng)的精加工工藝為了滿(mǎn)足精度要求，切深余量一般都在0.5mm以下，而新的加工工藝為了滿(mǎn)足市場(chǎng)要求，加快生產(chǎn)節(jié)拍，把加工余量定為0.8mm～1mm，而且精度要求不放寬，這就要求刀具具有很好的切削性能。

最終選用的進(jìn)口面銑刀具有以下特點(diǎn)：

1）大直徑，刀體為整體式，剛性好；2）刀具的前角、后角、主偏角均適合高強(qiáng)度的切削；3）刀片切削刃為大圓弧，可獲得良好的光潔度

3 功能部件的調(diào)研與選取

由于切削余量大，因此要求機(jī)床具有很高的剛性，經(jīng)過(guò)調(diào)研和計(jì)算，選擇了強(qiáng)力銑削滑臺(tái)和強(qiáng)力精密銑銑削頭，機(jī)床為臥式雙面雙軸布置形式，兩個(gè)ф120和ф160大功率單軸強(qiáng)力精密銑銑削頭固定在側(cè)底座上不動(dòng)，自動(dòng)讓刀行程為270mm，如果余量過(guò)大一次走刀不能滿(mǎn)足加工要求，可以分余量二次進(jìn)刀定位進(jìn)行加工；工件固定在變頻調(diào)速?gòu)?qiáng)力銑削機(jī)

械滑臺(tái)上，隨滑臺(tái)移動(dòng)；工件加工完成以后，銑頭自動(dòng)讓刀以避免劃傷工件，滑臺(tái)退回原位，銑頭油壓鎖緊有很強(qiáng)的剛性和很好的柔性。

柔性?shī)A具的設(shè)計(jì)：

由于缸體是薄壁零件，銑削余量大，如果夾緊力過(guò)小會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，夾緊力過(guò)大容易產(chǎn)生夾緊變形，會(huì)影響加工精度，為了避免這兩種情況的發(fā)生，采用兩點(diǎn)固定支承，兩點(diǎn)輔助支

承，在缸體頂面采用液壓缸帶動(dòng)齒桿齒條機(jī)構(gòu)控制初定位，在缸體前面設(shè)置側(cè)夾緊缸把工件頂?shù)絺?cè)定位塊上，側(cè)定位塊消除銑削，然后多點(diǎn)夾緊油缸夾緊工件，初定位撤除。

機(jī)床具體工作循環(huán)過(guò)程：

1）人工吊裝工件→右手推工件靠上底面定位頂桿；2）按"夾緊"按鈕，側(cè)定位油缸推工件至側(cè)定位塊到位，一次夾緊油缸夾緊，輔助支承升起頂緊工件，二次油缸夾緊、同時(shí)輔助夾緊油缸也夾緊工件，定位油缸后退，初定位頂桿撤離工件；3）按"向前"按鈕，銑削滑臺(tái)及銑頭自動(dòng)工作循環(huán)：主軸電機(jī)啟動(dòng)、銑削滑臺(tái)快進(jìn)，滑臺(tái)工進(jìn)（終點(diǎn)停留），銑頭導(dǎo)軌鎖緊柱塞油缸放松，銑頭后退讓刀，滑臺(tái)快退到原位，銑頭前進(jìn)到原位，夾具放松，初定位到位，卸下工件，完成一個(gè)工作循環(huán)。

表1 加工精度對(duì)比

表2 切削參數(shù)對(duì)比

4 結(jié)論

該機(jī)床強(qiáng)力精密銑削的特點(diǎn)以及柔性?shī)A具的設(shè)計(jì)，受到了用戶(hù)好評(píng)，加快了用戶(hù)與我公司在組合機(jī)床領(lǐng)域更深層次的合作；本機(jī)床的成功對(duì)于要求短節(jié)拍，強(qiáng)力高速精銑的大中型鑄鐵殼體類(lèi)零件，是一個(gè)飛躍性突破，具體來(lái)說(shuō)，主要有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)：

1）高精度，以銑代磨，是本機(jī)床的最大特點(diǎn)，加工的精度大大超出了產(chǎn)品精度要求（見(jiàn)表1）；2）大余量，高切削，高效率，大大縮短節(jié)拍，提高了生產(chǎn)效率（見(jiàn)表2）；3）夾具體設(shè)計(jì)為整體結(jié)構(gòu)，剛性好，帶有可靠的液壓輔助支承，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)夾緊，既有很好的剛性又很好的消除了因夾緊變形而影響加工精度的因素；4）采用了新型刀具，由于切削余量大，要求精度高，很多刀具廠家都拒絕加工余量超過(guò)0.5mm的精加工刀具的供應(yīng)，經(jīng)過(guò)比較和試驗(yàn)，最后大膽采用美國(guó)肯納公司的銑刀，達(dá)到了加工要求。新刀具的采用，對(duì)于打破傳統(tǒng)加工工藝和加工要求有非常重大的意義；5）由于銑削滑臺(tái)可以變頻調(diào)速，強(qiáng)力銑削頭讓刀行程為270mm，所以用戶(hù)只需更換夾具，就可以實(shí)現(xiàn)其它同類(lèi)產(chǎn)品的銑削加工，既方便又節(jié)省。

[1]樂(lè)兌謙主編.金屬切削刀具[M].2版.機(jī)械工業(yè)出版社，2006，1.

[2]大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1975，6.

[3]沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)等編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985.

[4]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].4版.化學(xué)工業(yè)出版社，2002，11.