零件“手柄”數控加工工藝分析

    時代集團公司  (北京100085)  張永權

  我單位經常使用的一零件手柄，材料為LY12。以前由臥式車床加工，由于數量的增加現改為數控車床加工，我部門使用的數控車床為濟南第一機床廠生產的CK6125經濟型數控車床，平床身，立式4工位電動刀架。系統為FANUC POWER MATE O。

    下面對手柄零件的加工工藝、刀具設計，．進行進一步的分析。

    由于數控車床使用的是立式4工位刀架，一次只能裝4把刀，而加工圖l的零件至少需要6把刀，分別為外圓刀、中心鉆、鉆頭、鏜孔刀、鉸刀和切斷刀。如果用手動尾座鉆中心孔，然后手動麻花鉆鉆孔，最后再手動鉸孔，電動刀架上裝3把刀分別為外圓刀、鏜孔刀和切斷刀這樣可以完成手柄的加工。但是效率卻很低，因為有太多的人工參與。

    我們的目標是一次裝夾由數控車床實現車、鉆、鉸、鏜和切斷的加工。要想實現一次裝夾完成手柄的加工，就需要將6把刀縮減為4把刀加工完成。

  1．加工路線和刀具設計

  加工路線如圖2。

  經過分析我們將外圓刀和切斷刀合并為一把刀，鉆孔刀和中心鉆合并為一把刀，這樣6把刀便縮減為4把刀了。外圓刀和切斷刀合并為一把刀的形狀如圖3所示。

圖3所示的刀的材料為高速鋼，刃寬為5mm，分為左右兩個切削單元，左切削單元A相當于一把外圓刀，用于工件端面和外圓的車削，車刀角度分別為主偏角為920，副偏角為15。，車圓錐面時防止刀的副后刀面與工件表面發生干涉，同時在前刀面上開一條小的卷屑槽增大前角，使切削輕快，在副切削刃磨有0.2mm的修光刃。右切削單元B相當于一把切斷刀和一把右偏刀用于切斷，同時車削左端面。車刀主偏角為IOo，副偏角為30。左、右切削單元之間有一過渡圓弧，圓弧作用是在切斷時使得手柄先切下來，在手柄的左端面．卜．不產生大的毛刺。示意圖如圖4：B為圓弧部分形成的材料區域，在切斷時手柄先切下，后面的材料區隨之再切除。   

中心鉆和孔頭合并為一把刀的刀具設計思路是根據倪志福鉆頭的原理設計的，也就是我們所說的群鉆。在加工過程中我們發現群鉆在鉆鋁合金等有色金屬時，定心效果良好。在不鉆中心{孔時直接用群鉆鉆孔，也可鉆出同軸度相當好的孔。為了進一步增強群鉆的定心效果我們用硬質合金鉆頭取代了普通高速鋼鉆頭，經過實驗效果良好。圖5是我們所用群鉆的示意圖。我們所用的群鉆就是通常所用的鋁合金群鉆，材質由高速鋼改為了硬質合金。。

  2．工裝

  要想實現數控車床自動鉆孔，得設計一個裝夾鉆頭的工裝。設計思路是將一銑好的四方刀體，夾在刀架上并進行找正。將鉆頭裝夾在三爪自定心卡盤上，移動刀架向刀體上鉆孔，然后再鉸孔，這樣便保證了三爪的中心和刀體孔中心的同軸度要求。然后在刀體的側面孔的中心線上鉆兩個M8的螺紋底孔，并攻上螺紋。做一心軸使得心軸與刀體的孔是過渡配合，在心軸的一頭上車一錐柄與B14鉆夾頭相連，然后將心軸裝進刀體的孔里，通過側面的兩個M8的螺釘進行定位鎖緊。最后將鉆頭裝進鉆夾頭上便可以鉆孔了。夾具的結構和示意圖見圖6。

    此鉆孑L工裝可多次重復使用，而且可更換不同規格的鉆頭，更換非常方便。安裝時必須找正，否則鉆出的孔會有錐孔的現象。

    此工裝適用范圍：鉆中心孔、鉆孔、擴孔、鉸孔等，

    由于我單位使用的車床為FANUC - MATE 0系統，沒有環循功能( G71、G72、G73)和鉆孔循環功能( G74)，因此為了更好的配合此工裝鉆孔、鉸孔。我們編制了一套鉆孔宏程序。

    注：#6為每次鉆孔的深度，用K進行指令。撐18為距離上一加工位置的空行程距離，用R進行指令。

#9為鉆孔的進給量，用F進行指令。#20為鉆頭快速退出后暫停時間主要用于清理切屑和對鉆頭進行冷卻，用T進行指令。