內腔零件反麵锪孔數控銑床加工工藝

01

前言

某中框（kuàng）產品是（shì）高鐵（tiě）設備的核心承重（chóng）結構，需要承受高鐵運行中多種載荷（hé）的考驗，其結構強度直（zhí）接（jiē）影響高鐵的（de）運行。該（gāi）產（chǎn）品的深腔內有很多反麵沉（chén）孔，普通刀具在機床上不具備可達性，需要（yào）單獨增加電火花加（jiā）工工序來加工反麵沉孔。每個產品的最小加工時間（jiān）為2.5h，導致加工效率（lǜ）低，表麵質（zhì）量差（chà），裝夾定位困難（nán）。

為（wéi）了解決中（zhōng）框產品背麵的加工難題，改變電（diàn）火花加工的（de）現狀，降低加工成本，提高加工效率，數控銑床通過考察各種加工方案，實現了（le）數控銑床背麵的加工。

02

問題分析和過程測（cè）試

2.1工具的類型（xíng）

目前，反锪孔的工（gōng）具主要有螺紋鎖緊式反刮刀、帶驅動（dòng）刀架的反刮刀和偏心反刮刀。

2.2各種刀具加工方案的比較

(1)螺旋鎖緊式反向刮刀的加工步（bù）驟:(1)延長刀杆Z軸。②用螺（luó）釘鎖緊刀頭。③正向車削向上加工。④擰（nǐng）回鬆動的螺釘，並（bìng）拆下刀頭。⑤刀杆退出，完成（chéng）加工。

具有安裝牢（láo）固、足夠的剛（gāng）性、可更（gèng）換刀片、成本低的優點（diǎn）。缺（quē）點換工具要花很多時間[2]。

目前有多種方法改進加工方案，如將螺釘鎖緊改為套筒鑲嵌，正轉時旋轉刀盤與主刀杆鎖緊，節省時間。但前後中框夾緊定位後，型腔內有四個沉頭孔，旋轉刀盤無法拆卸，螺釘（dìng）鎖緊防刮加工方法不（bú）可行。

(2)安裝驅動刀塊式（shì）反擊式鏟（chǎn）運機時驅動刀塊的方式有多種，如用空氣或切削液壓力打開刀塊、用扭力杆打開刀塊（kuài）、用短錐或碰撞打開刀塊、用慣性打開刀塊等。

中框產品背麵埋頭孔為φ9mm細長孔，采用大（dà）標準多功能反向刮刀，為可拆卸扇形刀片座結（jié）構。刀片座可以自動關閉。通過簡單的主軸正反向編程操作，在刀（dāo）座閉合時可以穿透底孔，在（zài）刀座展開時可（kě）以開始切削，從而實現（xiàn）立式和臥式加工中心的自動加工。

加工步驟:換向後將主軸（zhóu）插入底孔(葉片座在離心力的作用下張開)；當刀片座接觸底孔時（shí），它會自動折疊成刀杆；繼續（xù）進（jìn）給，直到刀片座穿過底孔；通過切削進給使主軸正（zhèng）轉並拉起(開（kāi）始加工)；當後麵的锪孔完（wán）成後，使（shǐ）主軸稍微後退，然後反轉；換向時抬起主軸，刀片座可折疊到刀杆中，並從底孔中（zhōng）拉出。

經過多次試驗，多功能反向刮刀加工普通反向斑點的效率極高。但由於（yú）前中框和後中框產品零件的反點與側壁相切，在切割開始時，刀架無刃口的一側會與工（gōng）件接（jiē）觸，瞬間（jiān）損（sǔn）壞刀（dāo）架，因此這種（zhǒng）加工方案不具（jù）備穩（wěn）定的生（shēng）產條件。

(3)選擇了偏（piān）心反刮刀。首先要考慮到在主軸（zhóu）上安裝反刀時，反刀的刀尖（jiān）在圓周上是有方（fāng）向的，換刀時主軸需要在圓周上定位，所以換刀完畢，主軸上反刀的刀尖（jiān）在圓周上是有方向的。主軸不旋轉快速移動，孔的中心偏離X軸上與刀尖方向相反的孔（kǒng）的中心，偏（piān）差> 3.5mm [(大孔直徑16mm -小孔直徑（jìng）9mm)/2]，保（bǎo）證反向刮刀通過孔時不會與孔壁幹涉。當反向刮刀位於孔的底部時，當內圓柱孔結束時，主軸不軸向移動(暫停)，並刮擦底（dǐ）麵（miàn）。刮（guā）的圈數與主軸轉（zhuǎn）速和停頓時間（jiān）有關，可由以（yǐ）下公式確定:圈數=主軸轉速×停頓時間，圈數必須是整數。

加工（gōng）步驟:①主軸定位。②偏心（xīn）位移(e值)。③Z軸深度。④康複中心(E值)。⑤正向車削向上加工。⑥主軸定位。⑦偏心位移(e值)。⑧向上（shàng）分離，完成加工。

這種處理方法無需正反向旋轉就能降低損傷概率。減少手工安裝旋轉（zhuǎn）刀盤的繁瑣過程，一次性入孔加工成型；可定製各種規格。鑒於锪孔比底孔大很多，可以選擇進口合（hé）金鋼，或者塞硬（yìng）質合金，或者使用整體鎢基合金作為本體。但要求機（jī）床有方向停止功能，否則不能使（shǐ）用。

03

改進的處理方案

埋頭鑽φ16mm大孔。首先（xiān），設計了可（kě）更換刀片的偏心反向刮刀。該設備是具有主軸定向停止（zhǐ）功能的數控（kòng）機床，向安裝刀片的反方（fāng）向移動3.6mm，使鏜刀順利通過φ9mm小孔。反向刮刀按鏜刀盤方（fāng）向移動一定距離到X=0，Y=0的點(孔中心)，點鎬暫（zàn）停，即無進（jìn）給切削，以降（jiàng）低（dī）點鎬的表麵粗糙度值；後退，周向定（dìng）位，放刀；刀具退出，加工完成。

處理過程如下。

N1 g90g 54g 00x 3.6y 0.0；反向刮刀快速離開X軸上的孔。

中心3.6毫米

N2 G43Z180.0H06

N3 Z115.0

N4 X0.0S280M03反向（xiàng）刮刀返回孔中心。

N5 C0lZ125.0F36

N6 G04P450暫停0.45秒（miǎo），刮底麵。

N7 G00 Z115.0 M05

N8 M19；主軸圓周（zhōu）定位

N9 X3.6

N10 G91 G28 Z0

N11 G49 G28 XO喲

04

結束（shù）語

經過現場生產驗證和成品質量檢驗，改進（jìn）後的加工方案經濟實用。選用了可更換刀片的偏心反刮（guā）刀，在（zài）數控機床（chuáng）上編製加工程序解決了深腔內的沉（chén）孔（kǒng）問題，為今後（hòu）的深孔車銑工藝設計提（tí）供了刀具（jù）開發思路。