零件“手柄”数控加工工艺分析

    时代集团公司  (北京100085)  张永权

  我单位经常使用的一零件手柄，材料为LY12。以前由卧式车床加工，由于数量的增加现改为数控车床加工，我部门使用的数控车床为济南第一机床厂生产的CK6125经济型数控车床，平床身，立式4工位电动刀架。系统为FANUC POWER MATE O。

    下面对手柄零件的加工工艺、刀具设计，．进行进一步的分析。

    由于数控车床使用的是立式4工位刀架，一次只能装4把刀，而加工图l的零件至少需要6把刀，分别为外圆刀、中心钻、钻头、镗孔刀、铰刀和切断刀。如果用手动尾座钻中心孔，然后手动麻花钻钻孔，最后再手动铰孔，电动刀架上装3把刀分别为外圆刀、镗孔刀和切断刀这样可以完成手柄的加工。但是效率却很低，因为有太多的人工参与。

    我们的目标是一次装夹由数控车床实现车、钻、铰、镗和切断的加工。要想实现一次装夹完成手柄的加工，就需要将6把刀缩减为4把刀加工完成。

  1．加工路线和刀具设计

  加工路线如图2。

  经过分析我们将外圆刀和切断刀合并为一把刀，钻孔刀和中心钻合并为一把刀，这样6把刀便缩减为4把刀了。外圆刀和切断刀合并为一把刀的形状如图3所示。

图3所示的刀的材料为高速钢，刃宽为5mm，分为左右两个切削单元，左切削单元A相当于一把外圆刀，用于工件端面和外圆的车削，车刀角度分别为主偏角为920，副偏角为15。，车圆锥面时防止刀的副后刀面与工件表面发生干涉，同时在前刀面上开一条小的卷屑槽增大前角，使切削轻快，在副切削刃磨有0.2mm的修光刃。右切削单元B相当于一把切断刀和一把右偏刀用于切断，同时车削左端面。车刀主偏角为IOo，副偏角为30。左、右切削单元之间有一过渡圆弧，圆弧作用是在切断时使得手柄先切下来，在手柄的左端面．卜．不产生大的毛刺。示意图如图4：B为圆弧部分形成的材料区域，在切断时手柄先切下，后面的材料区随之再切除。   

中心钻和孔头合并为一把刀的刀具设计思路是根据倪志福钻头的原理设计的，也就是我们所说的群钻。在加工过程中我们发现群钻在钻铝合金等有色金属时，定心效果良好。在不钻中心{孔时直接用群钻钻孔，也可钻出同轴度相当好的孔。为了进一步增强群钻的定心效果我们用硬质合金钻头取代了普通高速钢钻头，经过实验效果良好。图5是我们所用群钻的示意图。我们所用的群钻就是通常所用的铝合金群钻，材质由高速钢改为了硬质合金。。

  2．工装

  要想实现数控车床自动钻孔，得设计一个装夹钻头的工装。设计思路是将一铣好的四方刀体，夹在刀架上并进行找正。将钻头装夹在三爪自定心卡盘上，移动刀架向刀体上钻孔，然后再铰孔，这样便保证了三爪的中心和刀体孔中心的同轴度要求。然后在刀体的侧面孔的中心线上钻两个M8的螺纹底孔，并攻上螺纹。做一心轴使得心轴与刀体的孔是过渡配合，在心轴的一头上车一锥柄与B14钻夹头相连，然后将心轴装进刀体的孔里，通过侧面的两个M8的螺钉进行定位锁紧。最后将钻头装进钻夹头上便可以钻孔了。夹具的结构和示意图见图6。

    此钻孑L工装可多次重复使用，而且可更换不同规格的钻头，更换非常方便。安装时必须找正，否则钻出的孔会有锥孔的现象。

    此工装适用范围：钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔等，

    由于我单位使用的车床为FANUC - MATE 0系统，没有环循功能( G71、G72、G73)和钻孔循环功能( G74)，因此为了更好的配合此工装钻孔、铰孔。我们编制了一套钻孔宏程序。

    注：#6为每次钻孔的深度，用K进行指令。撑18为距离上一加工位置的空行程距离，用R进行指令。

#9为钻孔的进给量，用F进行指令。#20为钻头快速退出后暂停时间主要用于清理切屑和对钻头进行冷却，用T进行指令。