车铣复合加工中心加工螺杆的工艺分析

姚怡平++郝胜杰

摘 要：变导程螺杆在实际机械中的应用有着不可缺少的作用。变导程螺杆的加工受到普通机床缺乏连续变速运动功能和需要多道工序加工的限制。即使在普通设备上能通过工装夹具或刻线等手段实现加工，但加工的零件很难达到高精度的要求。从而制约了变导程变深度螺杆的应用和推广。本文提出了用车铣复合加工中心加工变导程变深度螺杆的方法，经过实验表明了方法的可行，提高了加工效率，更好地保证了各表面的相互位置精度。

关键词：车铣技术；车铣复合加工中心

一、车铣技术的主要特点

（一）车铣加工作为一种先进的金属切削方法，其主要优点为：

1.车铣是间断切削，易于自动除屑；

2.间断切削使刀具有充足的冷却时间；

3.车铣极易实现高速切削，而高速切削的一切优点可在车铣中得以体现；

4.由于切削速度是由工件和刀具的回转速度共同合成，因此不需要使工件高速旋转也能实现高速切削，有利于对大型工件进行高速切削；

5.转速相对较低，加工薄壁件几乎有由于离心力产生的变形；

6.工件温度相对较低，热变形小；

7.使用较大的纵向进给也能得到较小的表面粗糙度；

8.如采用CNC车铣中心，需用车、铣、钻、镗等不同方法进行加工的工件能在一次装夹中完成，不需要更换机床，大大缩短了生产周期，防止了重复装夹误差；

9.车铣是多刃切削，结合高速切削可较大地提高生产效率；

10.多刃切削过程平稳，刀具磨损小。

（二）由此可知，车铣技术特别适用于以下各类零件的切削加工：

1.重型或难加工材料回转体毛坯的粗加工，如大型轧锟、发电机转子、大型铸管模、大型船舶用曲轴以及火炮身管等；

2.大型薄壁件回转体的精加工；

3.大型回转体工件的高速、超高速切削；

4.需用车、铣、钻、镗等不同方法加工的工件。

车铣技术常用于多面体的加工，由于多面体具有较多的空间曲面和曲线，在以往加工方法中需要多次画线、多次装夹、专用的夹具等。给加工和工艺安排带来了很大麻烦，生产效率非常低。为此提出了利用先进的车铣复合加工中心来解决该类零件的复杂性，随着车铣技术的进一步发展，这类问题正变得越来越简单化。

二、变导程变深度螺杆加工工艺分析与研究（见图1）

（一） 加工螺旋槽的球头铣刀的选择

数控机床上使用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。对铣削加工刀具的基本要求有刚性好和耐用度高两点。

1.铣刀刚性要好：一是提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为了适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。

2.铣刀的耐用度要高：如果刀具不耐用而磨损加快，不仅会影响零件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接到台阶，从而将低了零件的表面质量。

铣刀的选择因遵循铣刀类型与工件表面形状和尺寸相适应的原则。加工较大的平面应选择面铣刀；加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓应选择立铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凹槽成形表面等多选用球头铣刀；加工封闭的剑槽选择槽铣刀；加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形铣刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀。工件材料不同，选择不同材料铣刀。一般硬质合金刀具适合加工中等硬度的材料，对于一些工件材料硬度高、切削性较差的特点，为了提高加工效率和加工质量，应选用超细晶粒硬质合金铣刀。超细晶粒硬质合金铣刀强度高、耐冲击，是加工难加工材料的首选刀具。

（二） 刀具轨迹规划

刀具轨迹包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。走刀路径一经确定，程序中各程序段的先后次序就可以基本确定。编程时确定加工路径的原则主要有以下两点：

1.使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量；

2.尽可能使走刀路线最短、减少程序段数量、减少空走刀时间，提高编程效率。

三、 螺杆加工的实验

（一）车铣复合加工中心对刀

对刀点设置的原则是：便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查；引起的加工误差小。可设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。要确定对刀点在工件坐标系中的起始位置，则需要首先确定刀位点，刀具刀位点是指刀具在机床上的位置。对于不同的刀具，刀位点选择是不同的。对立铣刀和端面铣刀而言，刀位点为其底面中心；对于球头铣刀，则为球头的球心；对于车刀，镗刀和钻头等刀具来说，则为其刀尖或钻尖.对刀时应使对刀点和刀位点重合。

（二） 加工工艺安排

工艺安排：由于这台车铣复合加工中心不便于进行粗加工，在实验前在普通机床上进行了粗加工，粗加工后毛坯长度为180mm，直径为74mm。在加工完非装夹端面之后钻一个中心孔便于在车铣复合加工中心上装夹，防止工件由于夹紧力不够造成变形，进而影响到加工精度。

粗加工之后，使用车铣复合加工中心进行试切。采用先车削轮廓再铣六方体最后铣螺旋槽的工艺顺序。加工过程中主要切削参数：第一道工序车削外圆进给1.4mm/min。第二道工序铣螺旋槽，铣刀转速3000r/min。第三道工序铣六方体，铣刀转速3000r/min。

四、结论

变导程变深度螺杆零件是一类具有代表性且造型比较规范的、典型的回转类复杂零件。本文提出了利用车铣复合加工中心加工变导程变深度螺杆的方法，经过实验表明了方法的可行，提高了加工效率，更好地保证了各表面的相互位置精度。

参考文献：

[1] 黄景飞.数控自动编程的加工工艺探讨[J].机床于液压，2004.