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

1. 轍叉零件結構

某橋梁廠轍叉零件如圖1所示，材料為高強度耐磨鋼，其機械性能是普通低合金鋼的3～5倍，表面硬度通常達到400HBW左右，屬于高硬度難加工材料。轍叉軌道型面一般都很復雜，且種類繁多，每個型號的轍叉截面完全不同。型面一般是由多個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，截面根部圓角也會在R2～R20mm過渡，如圖2所示。

圖1 轍叉零件模型

2. 加工難點分析

轍叉零件加工難點分析如下：

1）二維圖樣轉(zhuǎn)化為三維模型的過程。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渡，必須根據(jù)模型特征利用計算機編程技術進行三維創(chuàng)建。模型特征的三維創(chuàng)建是加工該零件的基礎。如利用UG軟件建模時，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。且在建模的過程中往往會遇到尺寸干涉，尺寸過渡約束、矛盾等問題，需根據(jù)設計要點加以尺寸優(yōu)化。

2）計算機數(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，再通過適合該龍門銑設備的后處理程式創(chuàng)建NC代碼，傳輸至機床予以加工。

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給率而不會使刀片過載。同時，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到圖樣要求。

圖2 轍叉局部截面尺寸變化

圖3 刀具形狀結構

3. 數(shù)控銑加工過程的重點控制內(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軟件進行編程，具體的加工步驟如下：

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

（2）精加工 用φ25mm快進給銑刀依次精銑中間區(qū)域→精銑型面內(nèi)面左右兩側→精銑型面外面前后兩側；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）。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

圖7 精銑型面外面前后兩側

圖8 中間清根

4. 結語

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

專家點評

文中的轍叉零件屬于高硬度難加工材料，軌道型面由多個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，作者通過對加工難點的分析和數(shù)控銑削過程的重點控制，順利完成了該零件的粗、精加工。

文章簡潔流暢、圖文清晰，內(nèi)容和結構都比較合理，加工路徑正確無誤，刀具選型經(jīng)濟實用，在曲面輪廓槽銑削方面具有很好的創(chuàng)新思路。