多頭內圓弧螺旋槽數控車削刀具的制作
2020-11-25 來源： 資陽中車電氣科技有限公司 作者：羅金龍
摘要：針對大導程圓弧螺旋槽在數控車削加工中無標準成形刀具現狀，通過設計可調式分度裝置，利用線切割錐度加工功能，解決了圓弧螺旋槽大導程刀具復合后角精密切割，實現了三頭內圓弧螺旋槽數控刀具高精度標準化制作。
關鍵詞：圓弧螺旋槽 數控車削加工 刀具制作
資陽中車電氣科技有限公司在開發機車連接器殼體產品時，需要在數控車加工三頭內圓弧螺旋槽，但由于沒有圓弧螺旋槽刀具無法加工。專業廠家生產的圓弧刀具不能滿足殼體圓弧螺旋槽加工參數要求；另外，定制周期長、成本高，無法滿足生產周期，手工刃磨精度無法保障，一致性差。
本文通過設計可調式分度裝置，打破線切割錐度加工限制，完成刀具外形與復合后角的切割，實現大導程螺紋類刀具的高精度標準化切割制作。本文以殼體圓弧螺旋槽加工為例，介紹三頭內圓弧螺旋槽數控刀具的工藝制作方法。
1、殼體圓弧螺旋槽
1.1 殼體圓弧螺旋槽的結構
殼體是一種套類零件，如圖 1 所示。右端為三頭內圓弧螺旋槽，槽的根部為兩個大小不同的孔形槽；圓弧螺旋槽是滾珠的滾道，槽的根部孔形槽用于滾珠鎖緊；圓弧螺旋槽在數控車進行加工，孔形槽在加工中心進行加工。由于螺旋槽與滾珠緊密接觸，需要很高精度，因此對圓弧槽形狀精度要求很高。
圖 1 殼體與內圓弧螺旋槽展開圖
1.2 殼體圓弧螺旋槽加工工藝參數
從圖 1 中可知，螺旋槽是導程為 28.5mm，大徑 Φ48mm，小徑 Φ45.2mm，截面形狀是 R3.5 的三頭圓弧螺旋槽。螺旋升角 tgΨ=28.5/3.14×[（48-45.2）/2+45.2]=0.19477，則 Ψ=11.02°。
由于材質為6061-T6， 因此選擇 8mm 的 W18Cr4V3制作；根據刀具材料性能和螺紋加工原理，確定刀具主要技術參數如下：刀具前角 10°，主后角 6°，進給后角17°，背向后角 -5°。
2、圓弧螺旋槽刀具制作方案
由于刀具為圓弧形，各后角角度各不相同，手工刃磨難以控制。為保證刀具形狀，可選擇線切割機床切割控制刀具輪廓形狀，然后用工具磨修磨前角，最后手工研磨各后刀面，實物如圖 2 所示。
圖 2 殼體加工實物圖
但線切割機床最大加工錐度為 6°，且恒定；圓弧螺旋槽刀具是復合后角，各不相等。線切割機床錐度加工功能無法滿足刀具制作要求，如何打破線切割錐度加工限制，成為該方案能否成功實施的關鍵。
3、設計專用夾具，彌補線切割錐度加工功能缺陷
3.1 合理分解刀具復合角度，滿足線切割錐度加工要求
線切割機床能夠加工的最大錐度為 6°，主后角 6°可以直接切割；左右兩側后角分別為 17°和 -5°，因角度不等無法切割；如果制作專用夾具裝夾刀具，讓刀具旋轉一個螺旋升角，即可保證左右兩側角度。
3.2 可調式分度裝置
可調式分度裝置由夾具體和支撐定位座組成，如圖 3所示。支撐定位座為直套，下半圓銑削成平面，放置在機床導軌面；內孔套在夾具體左端臺階外圓柱面上。夾具體左端是方形孔，用來安裝刀具，右端大外圓有精密刻線，相當于分度盤。
圖 3 可調式分度裝置
使用時，把支撐定位座固定在機床導軌上，將刀具安裝在夾具體左端方形孔內，用緊固螺釘壓緊刀具；然后轉動夾具體右端分度盤，調整到合適位置，用鎖緊螺釘鎖緊即可。
4、刀具制作
圓弧螺旋槽刀具制作關鍵是在線切割機床進行切割加工。因此，下面主要介紹在線切割機床如何利用可調式分度裝置進行切割加工的操作方法：
第一，將支撐定位座有平面的一端放在導軌面上，用百分表找正支撐定位座軸線，與機床 Y 平行；平行度誤差小于 0.02mm，把調節螺桿放入導軌 T 形槽內，然后壓緊支撐定位座。
第二，將夾具體安裝在支撐定位座內，旋轉夾具體，調整刻度盤位置，使刻度盤的零位對準基準定位線；然后用鎖緊螺釘將夾具體固定在支撐定位座上。
第三，將刀具放入夾具體左端方形孔內，用緊固螺釘壓緊刀具，編程切割 10°的前角。
第四，松開鎖緊螺釘，將夾具體旋轉 90°，再向右旋轉 11°，用鎖緊螺釘壓緊夾具體；然后使用電極絲左傾斜加工指令，調整上下輪間距，確證 6°的錐度，編程切割R3.5 圓弧。
第五，保證刀具長度 20mm，編程割斷。
第六，重復第二至第五步，對第二個刀頭進行切割。由于資陽中車電氣科技有限公司使用的是快走私線切割機床，前刀面需留 0.1mm 加工余量；然后在工具磨床上精磨前角；最后手工研磨后刀面。如采用慢走絲機床切割，則不需留加工余量，切割完畢也不需要進行前角修磨和后角研磨處理。
5、結語
通過該方法制作三頭內圓弧螺旋槽刀具，具有精度高、標準性好以及成本低廉等優點。三頭內圓弧螺旋槽平整光滑，圓弧形狀精度高，完全滿足工藝設計要求。本文設計的可調式分度裝置還適合大導程非標多頭螺紋，數控刀具在線切割機床進行小批量切割制作，具有較高的實用價值，值得推廣與應用。
投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
