普通卧式铣床加工柱面斜沉孔

杨建贺 杨 昭 谭晓芳 白湘燕 苏瑜

(①江南工业集团公司，湖南湘潭 411207;②陆航驻株洲军代室，湖南湘潭 411207;③湖南科技工业职业技术学院，湖南湘潭 411207)

1 加工零件基本介绍

某大直径薄壁舱体零件，基本尺寸为φ216 mm×320 mm(图1)，材料为超硬铝合金。加工件的结构特征是:零件左端有8个与轴心线成15°的斜台阶孔凹槽，均匀对称分布在外圆柱面上。位置度要求为φ0.15 mm，孔直径 φ10 mm，主要本体壁厚仅1.87 mm。该零件中部有凸出结构，其中有4个凹槽对应轴向位置有长凸台，均妨碍刀具进入加工区域，给一般机床对斜台阶孔加工带来很大困难。

2 加工工艺设计

针对斜台阶孔加工的困难，工艺设计时，我们设计了一套专用动力头和刀具(图2)，避开长凸台的影响，在有限的空间内，加工8个斜台阶孔凹槽。

工艺设计如下:根据薄壁舱体零件的精度和各孔的位置度要求，首先在五轴立卧加工中心DMU80P上加工诸孔和铣全部凸台，并专门安排一道工步，用φ10 mm合金球头铣刀粗铣出8个斜沉孔，保证尺寸L和均布位置(图3a)，铣去凹槽大部分材料，并留有清角的余量。中间增加一道划线工序，可明示尺寸L1(图3b)。再安排另一道工序在普通卧式铣床上用专用动力头和专用铣刀清角(图2)，精加工凹槽底部多余余量，保证8个斜15°凹形槽位置度和尺寸精度。这样加工，完全满足产品设计要求。

3 加工工艺装置设计

在普通卧式铣床X60上加工8－φ10 mm斜15°凹形槽，必须增加一套动力转换装置(即专用动力头)、一把专用圆柱铣刀和一套分度夹具，见图2。

3.1 专用动力头

设计方案见图4。采用齿形同步带传动，传动比准确，对轴的作用力小，结构紧凑。设计的小带轮齿数Z1=15，大带轮齿数Z2=36，传动比i=Z2/Z1=2.4，属增速。由于清角余量不大，又是断续切削，因此刀具旋转转速不能太高，轴承9采用高级合金钢材料热处理制造，可满足加工工况使用要求。

使用这套工艺装置时，将固定座组件2用联接螺栓1与铣床主轴前端盖联接，主轴尾支架卸下。再将大垫圈4、大带轮5、齿形同步带装入铣床主轴上，调整好刀具位置，装上主轴尾支架，压紧大带轮;装上支座6和轴承9，用螺钉8压紧;装上专用铣刀、平键10、小带轮11、齿形同步带14，最后装垫圈12，用螺母13固紧。齿形同步带张力通过支座6上的4个长腰形孔调节。

3.2 专用铣刀

清角铣刀设计为圆柱4刃细齿铣刀(图5)，材料为高速钢W18Cr4V，具有端齿刃口和周齿刃口。由于8个柱面斜沉孔清角工序为断续切削，为保证切削的平稳性，在选择齿数时，保证同时工作的齿数不少于2个。通常增大螺旋角也可使切削平稳。刀柄铣了键槽，通过平键10与小带轮11联结，刀柄部圆柱段与轴承9滑动配合。铣刀尾部车有细牙螺纹，用螺母13固定专用铣刀;铣刀刀杆直径设计略小于刀刃直径。

3.3 铣槽分度夹具

本夹具(图6)用于将加工工件正确定位夹紧，并具有分度功能。支承板3是工件定位元件。分度盘9是加工工件的分度元件，分度孔系在坐标镗床上加工，以保证分度位置精度。支承板3底部倾斜15°，用联接螺钉固定，并打上定位销。铣槽分度夹具用百分表校正基准面后，固定在铣床工作台上。

分度盘9固定在轴套8上，定位销4插入分度盘9的分度孔中，使工件固定到正确位置，再将锁紧螺母7固紧。将工件内孔定位到分度盘定位圆柱面和大端面上，装上压板11和螺母12并对好刀具预加工工件的第一个凹槽位置，最后拧紧螺母12，压紧工件。加工完第一个凹槽后，松开锁紧螺母7，拔出定位销4，旋转分度盘9，定位固定加工第二个凹槽。依此类推，加工完全部8个凹槽。

夹具位置X、Y、Z方向移动由铣床工作台手柄控制，铣刀工作转速n由机床变速机构调节。

4 结语

对于柱面斜孔，采用普通铣床加工，设计专用动力转换装置和专用刀具，是一种较好的技术解决方法，也是一种经济实用有效技术。

本加工系统专用工艺装置解决了斜沉孔的加工问题，尺寸和位置精度均达到图纸设计要求。本系统装置扩大延伸了普通卧式铣床加工工作范围，亦可为类似工件加工问题提供有益的参考借鉴作用，简单实用可靠。

［1］《航空工艺装备设计手册》编写组.航空工艺装备设计手册(夹具设计分册)［M］.北京:国防工业出版社，1979.

［2］蔡光耀.机床夹具设计［M］.北京:机械工业出版社，1997.

［3］东北大学《机械零件设计手册》编写组.机械零件设计手册［M］.3版.北京:冶金工业出版社，1994.

［4］赵如福.金属机械加工工艺人员手册［M］.4版.上海:上海科学技术出版社，2006.