数控车床插削工艺探讨

武汉技师学院 （湖北 430051） 卢闪闪 胡树武

随着全功能型数控车床的普及，我们开发出了在数控车床上刨削、插削、拉削等复合加工工艺。使得工序高度集中，弥补了普通插床加工效率低、劳动强度大、加工精度不便控制等诸多弊端。本文以分度式内封闭直油槽（见图1）直接在数控车床上插削展开工艺探讨。

图1

1.数控车床功能介绍及要求

我校有德马吉（CTX400）全功能型数控车床，配置海德汉(HEIDENHAIN4290)数控系统，该设备综合性能较优越，同时具备了插削等功能的要求：

（1）机床主轴能准停、分度、锁死并能承受一定的冲击力。

（2）刀具线性进给速度能达到10m/min（G94 F10000）。

（3）数控系统和伺服系统有较高的响应速度。

2.零件图及工艺分析

图2

零件如图2所示，该零件材料为铝基合金，切削加工性能良好。选用管料毛坯，按照车端面、车外圆、车内孔、车内沟槽、插直槽、切断，最后反面倒角的工艺路线加工（工序卡见附表）。

加工工序卡

3.插刀的设计

内封闭直油槽为360°圆周上6等分槽，设备完全可以保证；槽截面为R1.5mm半圆形，需要手工刃磨成形刀片或定制特殊刀片。为适应插削加工轮廓要素的频繁改型，我们设计了德马吉车床专用插刀刀杆，如图3所示。

图3

刀杆材料为40Cr调质处理，做成圆柄，铣一基准面在刀夹套内得到定位并夹紧，刀杆前端用线切割对中割出10mm×10mm方孔（与基准面平行）用于安装刀片，最前端设计一螺钉孔用于锁紧刀片，我们可以预先准备好常用刀片，用时更换非常方便。

注意事项：

（1）选用时要充分考虑工件内孔尺寸及刀杆尺寸、刀片尺寸，以免干涉。

（2）如果加工盲孔还要充分考虑刀杆前端锁紧螺钉，以免发生碰撞。

（3）刀位点必须在刀片中心，才能保证与主轴中心高对齐。

（4）此刀杆其实是车削加工中通用刀杆。

4.插削工艺难点分析

插削本身就是一种强力、挤压成形加工，难点颇多。以此例而言，易选用高速钢（W18Cr4V）刀片以适应低速和冲击性加工，刀具前角以10°～15°为宜、后角以2°～3°为宜。刃口用油石充分打磨，才能既保证加工表面粗糙度、又保证刀具寿命。

在进刀路线上也要经过大量反复试验才能得到较为理想的状态。根据材料的硬度不同，插削时刀杆会产生不同程度的让刀现象，即编程尺寸已经到位但实际尺寸还不到位。因此，以较难加工的材料插削为例，先在刀具刚性允许的前提下粗插，留一定余量，此时加工尺寸并没有到达编程尺寸，所以要安排回头半精插（以每刀进0.1mm为宜）以消除粗插的让刀现象。最后的精加工余量再以每刀0.05mm进刀至图示要求尺寸，此时要注意精插也会有让刀，建议在精加工原路上再精光3～5刀。

当然，对于铝基合金及铜基合金而言，还没那么复杂。经过试验，粗插每刀进给0.3～0.5mm，留0.1mm余量；精插每刀进给0.03～0.05mm，最后精光2～3刀即可。切削速度易选5～8m/min为宜，在批量生产时尺寸的稳定性和表面粗糙度的一致性都得到了验证。

5.海德汉数控系统参考插削加工程序

如图4所示，O点为工件坐标系原点，插刀的对刀方法可采用试插法（不能试切），即主轴开低转速，插刀刚刚擦到工件端面和内孔壁即可。

图4

因为刀具在两内沟槽之间加工，所以编程起终点都要充分考虑，以免干涉、过切或欠切。主轴先锁定在0°位置上，经过粗插、精插第一条直油槽，主轴旋转60°再锁定，依次完成6条直油槽的加工，程序如下：

6.结语

内封闭直油槽广泛应用于滑动轴承、衬套等零件的设计，在数控车床上插削使其加工效率提高10倍甚至更高。因此，这种新型工艺方法的研究就显得更有意义。