閆福明

（包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014040）

在公司生產(chǎn)的高速列車動車組的零件批量生產(chǎn)中，中碗、三角支架（如圖1，圖2所示），材料為鑄造鋁合金，屬薄壁異形件，18+0．0030mm尺寸與粗糙度Ra6.3 μm兩處、135°兩處需要采用插齒槽工藝進行加工，且與其他面、孔及槽需一次裝卡定位，相互位置精度要求較高。這兩件產(chǎn)品都是采用毛坯面定位。如果采用數(shù)控插床完成插齒槽工藝，還要購買數(shù)控插床，而且費用、成本較高;由于這兩件產(chǎn)品都是采用毛坯面定位，分成兩道工序加工，兩次裝卡定位工件的相互位置精度就無法保證，因此采用數(shù)控插床完成插齒槽工藝無法實現(xiàn)。經(jīng)過方案論證，決定用加工中心插齒槽。

1 確定機床及加工工藝

確定機床規(guī)格:立式加工中心VDL－1000;數(shù)控系統(tǒng):FANUC 0i－MD（具備主軸定向定位功能）。定位卡緊方式:兩工件Z向采用毛坯平面定位。中碗工件水平面用兩V形鐵對兩個半圓定位，工件里面高度空間較大，足夠讓出插刀緩沖的行程;三角支架零件水平面用兩側(cè)面定位，底面定位支承塊加高，使得工件與卡具底板留50～60 mm空間，足夠讓出插刀緩沖的行程?？ňo都采用兩端壓板機械螺旋卡緊機構(gòu)?？ň邎D略。

先加工平面及孔系，然后再插齒槽。

2 設(shè)計專用插刀

2．1 設(shè)計插刀專用刀柄

選擇加工中心ER立銑刀柄為BT40－ER40－100，為了增加刀桿強度，刀桿選用直徑20 mm刀桿，ER彈性筒夾選擇為ER40－φ20。

插刀刀頭材料:鋒鋼—鎢高速鋼（W18Cr4V），刀頭尺寸18 mm×18 mm×120 mm，要求截面為正方形。插刀專用刀柄結(jié)構(gòu)尺寸如圖3所示。插刀專用刀柄分為刀柄心軸和鎖緊套，刀柄心軸被夾持桿部尺寸為φ20f7，安裝插刀的定位槽為 18H8，對稱度為0.05 mm，鎖緊套配合面為φ40H8/f7，要求配合精度高，粗糙度Ra3.2 μm，鎖緊套用2個M10內(nèi)六角螺釘緊固插刀刀頭，這樣保證了插刀刀頭安裝強度及在空間與XY平面的垂直度。

2．2 設(shè)計插刀安裝原理，實施插齒工藝

兩件不同的零件，一件要插成90°，一件要插成135°，如何既要簡化插刀刀頭結(jié)構(gòu)，又能完成插齒工藝，這是插齒工藝難點，也是插刀設(shè)計難點。

（1）插中碗零件 18+0．0030mm齒槽時，要保證安裝插刀刀頭橫刃與X軸的平行精度。插刀安裝方式:先把插刀刀頭緊固在插刀專用刀柄上，形成一個整體，再把這一整體與ER彈性筒夾ER40－φ20安裝在ER立銑刀柄BT40－ER40－100上。插刀安裝原理:為了保證插刀橫刃與X軸平行，先執(zhí)行M19主軸定位，再把ER立銑刀柄鎖母松開，輕微轉(zhuǎn)動，用杠桿百分表找正插刀刀頭橫刃與X軸平行，平行度為小于0.005 mm，這時鎖緊ER立銑刀柄鎖母，再復(fù)查平行度應(yīng)小于0.005 mm。插刀刀頭設(shè)計為單刃插刀，插刀結(jié)構(gòu)、刀頭的幾何角度如圖4所示。

（2）插三角支架零件齒槽時，粗糙度Ra6.3 μm兩處要求插刀都插成135°的角度，保證安裝插刀刀頭橫刃與某坐標(biāo)軸的平行精度，即要求保證刀頭橫刃與某坐標(biāo)軸成135°的角度精度。保證刀頭橫刃與某坐標(biāo)軸成135°的角度精度，要加工兩處，而且成對稱結(jié)構(gòu)，這意味著要設(shè)計兩個135°的插刀。經(jīng)過設(shè)計了幾個方案反復(fù)試驗、論證，最終確定了現(xiàn)在的雙刃插刀方案，雙刃插刀一次裝卡完成兩處135°的插齒任務(wù)。經(jīng)過批量生產(chǎn)，此方案是成功的。插刀刀頭設(shè)計為雙刃插刀，插刀結(jié)構(gòu)、刀頭的幾何角度如圖5所示。

插刀安裝方式:同上。插刀安裝原理:插齒部位分別與坐標(biāo)軸成135°，可以理解為90°+45°，零件被插齒的兩立面即加工時雙刃插刀的兩平行橫刃分別與Y軸或X軸成45°，這種情況雙刃插刀安裝上去無法實現(xiàn)與Y軸或X軸找平行。經(jīng)過反復(fù)修改設(shè)計，設(shè)計出插刀找正器，如圖6所示。用M6螺釘把插刀找正器水平固定在雙刃插刀刀頭上，把用杠桿百分表找正插刀刀頭橫刃與Y軸的平行度問題，轉(zhuǎn)換為用杠桿百分表找正插刀找正器的某一基準(zhǔn)側(cè)面與Y軸的平行度問題（找正詳細過程略）。圖7為雙刃插刀安裝找正現(xiàn)場。

3 用加工中心插齒槽沒有合適的指令，只能自己編寫宏程序

插中碗零件18+0．0030mm齒槽，編制宏程序略。本文只對插三角支架粗糙度Ra6.3 μm及135°部位兩處，編制宏程序。

坐標(biāo)系Z0設(shè)在工件上表面，建立工件坐標(biāo)系見圖2，以插刀18 mm×18 mm截面中心為編程軌跡。

編制宏程序如下:

分析:

（1）在加工中心插齒槽程序中，不用M03及S轉(zhuǎn)速指令，必須用M19主軸定位指令。

（2）在宏程序中應(yīng)用了條件判斷語句，就能避免加工少切或進入死循環(huán)。

（3）在用加工中心插齒槽工藝時，用變量代替具體數(shù)值，只需改動將實際的值賦予變量即可，而不需對每個零件都編一段程序，程序編制簡單化，且通用性強。

5 結(jié)語

經(jīng)過批量生產(chǎn)，用加工中心進行插齒槽，一次裝卡定位，提高了零件的表面質(zhì)量和幾何精度，而且取得了好的經(jīng)濟效益。

［1］北京發(fā)那科機電有限公司．BEIJING－FANUCOM操作編程說明書［Z］．北京:北京發(fā)那科機電有限公司，2000．

［2］閆福明．條件判斷語句在宏程序中的應(yīng)用［J］．金屬加工:冷加工，2010（23）:64－66．