弧面上深窄槽銑加工

1、一、一、引言引言 75A塔機(jī)是北人股份公司的新型高端產(chǎn)品，滾筒是機(jī)器的心臟部位，此次技術(shù)革新將版滾筒原有壓板夾版模式，改為槽夾版模式。結(jié)構(gòu)更加先進(jìn)適用，使上版更加快捷精確，提高了印刷精度和效率，但同時(shí)也提高了加工難度。雖然像1.2mm甚至更窄的槽都加工過，但如此深，精度要求又高的窄槽，公司機(jī)加工還沒有涉及過。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在不考慮精度的前提下，能順利將槽加工出來(lái)就算不錯(cuò)了。因此，一個(gè)高難課題擺在了我們面前，拭待攻關(guān)解決。 二、二、零件加工的主要難點(diǎn)零件加工的主要難點(diǎn) 在45鋼滾筒外側(cè)圓弧面上加工兩個(gè)寬1.2mm、深25.5mm、總長(zhǎng)1000mm的對(duì)稱槽。位置尺寸133.150.02mm，對(duì)稱度

2、0.02mm，其公差精度很高。這種槽目前只能采用鋸片銑刀銑削方式加工，然而普通的加工方法無(wú)法保證精度。(見圖一）a）主視圖 b）槽部放大圖 c）左視圖 圖一圖一二、二、零件加工的主要難點(diǎn)零件加工的主要難點(diǎn) 1、零件加工精度高，普通工裝夾具難以滿足加工要求?，F(xiàn)有機(jī)床沒有分度旋轉(zhuǎn)軸附件，兩個(gè)槽的對(duì)稱度為0.02mm，加工時(shí)180分度精度很難保證。 2、由于位置在滾筒大外圓上40夾角處，待加工表面為外圓弧。1.2mm鋸片銑刀的剛性很差，加工時(shí)受軸向切削力的影響，使槽向外側(cè)偏斜。由幾何數(shù)學(xué)計(jì)算可知，這樣槽與滾筒中心的距離就遠(yuǎn)了。槽的位置精度無(wú)法保證。二、二、零件加工的主要難點(diǎn)零件加工的主要難點(diǎn)3、通用

3、鋸片銑刀刀桿的精度較低，定位誤差大，無(wú) 法保證刀具精度，影響刀具切削精度和性能。4、槽窄且深、長(zhǎng)。受加工部位限制，刀片直徑較大， 強(qiáng)度低，切削性能差，加工困難。5、通用鋸片銑刀的制造精度較低，端跳和徑跳誤差 較大，隨著切深的增加，刀具受切削力和形狀變 形的影響，易出現(xiàn)夾刀崩碎現(xiàn)象，無(wú)法正常加工。三、典型相關(guān)聯(lián)工序三、典型相關(guān)聯(lián)工序 由于滾筒的工序較長(zhǎng)，只選擇其中部分相關(guān)聯(lián)工序供參考序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容110磨磨347.43大外圓，磨兩端軸頭110h7、130h7和80h7外圓（保證兩端110h7一致性0.005mm）。115磨磨用支架架兩端110h7外圓，磨左端90h7外圓并靠磨端面。120鉗

4、劃兩端軸頭和兩端大外圓端面十字中心線，劃兩處1.2槽40線。125銑按劃線位置，銑兩處1.2槽成（保證尺寸公差和形位公差），銑R0.3圓弧角。 上面磨序?yàn)殂姴奂庸けＷC了工件定位面精度，劃線提供了快捷找正槽位置的參考基準(zhǔn)。四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施1、精密機(jī)床保證位置精度 此次加工選用了德國(guó)沙爾曼臥式加工中心，此設(shè)備操作系統(tǒng)為西門子840D。機(jī)床工作臺(tái)1400mmx1600mm，X軸行程1000mm，主軸轉(zhuǎn)速04000轉(zhuǎn)/分鐘，機(jī)床定位精度0.006mm，重復(fù)定位精度0.005mm，是精度非常好的加工中心機(jī)床。因此利用這臺(tái)加工中心良好的精度能夠?yàn)榱慵募庸ぞ忍峁┗A(chǔ)保證。四、技術(shù)攻關(guān)措施

5、四、技術(shù)攻關(guān)措施2、合理選擇定位基準(zhǔn) 因?yàn)闈L筒筒身外圓尺寸較大，裝夾較為困難，故選用滾筒兩端110h7軸頭外圓作為定位基準(zhǔn)。以便于夾具設(shè)計(jì)，定位準(zhǔn)確。同時(shí)可以使夾緊方案也比較簡(jiǎn)單、可靠、操作方便。四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施 3、夾具設(shè)計(jì) 1）高精度V形鐵確保定位精度 根據(jù)工件外形尺寸和加工部位位置狀況，選用V形鐵定位。為保證定位精度，對(duì)原有V形鐵進(jìn)行修整。將一對(duì)V形鐵在臥式加工中心上重新同精加工后，再進(jìn)行配磨墊片的精密調(diào)整，使其定位面精度一致性誤差小于0.01mm，達(dá)到了高精度定位保證加工精度。四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施2）新型輔助支撐防護(hù)定位元件和工件精度 由于工件利用兩軸頭裝夾

6、，造成中間部位懸空較大，加工過程中易引起顫動(dòng)，影響加工質(zhì)量。另外，吊裝工件時(shí)受天車工技能水平的影響，有時(shí)工件不能非常平穩(wěn)的放在V形鐵上，容易磕傷V形鐵定位表面，也可能使V形鐵定位基準(zhǔn)移動(dòng)。再有，在加工中需要將滾筒旋轉(zhuǎn)180后重復(fù)裝夾定位，這樣工件軸頭外圓和V形鐵定位表面形成研磨，容易損傷工件和V形鐵精度。同時(shí)勢(shì)必影響工件的定位精度、及重復(fù)加工一致性。四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施 為避免類似問題，經(jīng)過仔細(xì)研究分析，設(shè)計(jì)制做了一個(gè)工裝支撐（如圖二）。在吊裝工件時(shí)先將支撐向上調(diào)高，加工件落在支撐上，再調(diào)整支撐使其輕輕落在V形鐵上，此時(shí)支撐下降到不受力為止，使工件軸頭與V形鐵定位面完全接觸。在切削

7、加工前用手調(diào)整，將支撐上端輕輕頂住工件大外圓表面，起到輔助支撐的作用。加工完一面槽后，再用它輕輕支起滾筒，由于支撐上部是軸承，不僅使工件翻面更加容易，且不會(huì)研傷工件和V形鐵定位表面，減少了影響精度的因素。 此外支撐升降的部位采用了平底推力球軸承，調(diào)整起來(lái)非常輕松方便。 圖二圖二 支撐支撐 1軸承 2支撐架 3調(diào)整套 4調(diào)整用孔 5平底推力球軸承 6底座 7軸 8螺母 9墊圈 10擋圈四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施3）分度板的設(shè)計(jì)制作 加工兩個(gè)對(duì)稱槽需要將工件旋轉(zhuǎn)180后重復(fù)定位加工，因此重復(fù)分度定位精度是保證加工槽對(duì)稱精度的關(guān)鍵。在機(jī)床沒有分度旋轉(zhuǎn)軸附件的情況下，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)分度板（如圖三

8、）。選擇加工一塊45鋼板，將其除兩端外四面磨成，表面粗糙度Ra0.8，保證兩個(gè)分度找正面的直線度和平行度誤差0.005mm，分度找正面與安裝定位面的垂直度0.01mm。并根據(jù)滾筒軸頭縱向位置的2-M10螺孔位置尺寸，在分度板上鉆2-11的通孔，作為安裝使用。四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施圖三 分度板四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施4）精確定位加工基準(zhǔn) 滾筒的定位裝夾如圖四所示。將V形鐵置于工作臺(tái)面上，找正后用螺栓壓緊。把滾筒放置在V形鐵上，用千分表檢測(cè)滾筒兩110h7軸頭上母線及側(cè)母線，誤差0.01mm以內(nèi)。然后按線找正槽圓周分度40位置，用螺栓和壓板夾緊滾筒。手動(dòng)調(diào)整輔助支撐輕輕頂住工件大

9、外圓表面，并將支撐底座緊固在工作臺(tái)面上。用內(nèi)六角螺釘將分度板安裝在滾筒軸頭上，以千分表找正分度板上面，誤差在0.005mm內(nèi)。四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施 然后用千分表轉(zhuǎn)表檢測(cè)80h7外圓兩側(cè)側(cè)母線，定位水平方向上滾筒軸心位置，作為加工基準(zhǔn)；用測(cè)量棒和量塊分別檢測(cè)347.43外圓上面和左端面，定位滾筒中心高度位置及滾筒縱身方向零點(diǎn)位置。待一側(cè)槽加工完成后，松開滾筒壓板，用輔助支撐將工件頂起，手動(dòng)將工件旋轉(zhuǎn)180，落下支撐，輕微調(diào)整工件，用千分表找正分度板上面，誤差在0.005mm內(nèi)，夾緊工件。檢測(cè)定位后，繼續(xù)加工另一個(gè)槽。a）裝夾主視圖圖四圖四1滾筒 2V形鐵 3支撐 4分度板 5內(nèi)六角螺

10、釘 6壓板 7螺母 8墊圈 9螺栓 10工作臺(tái)滾筒裝夾圖片四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施4、研究改進(jìn)刀具和革新加工方法 1）特殊的銑削平加工方法 槽所在位置的圓弧面是銑槽加工的一個(gè)重大阻礙。因此，必須先進(jìn)行削平加工，將外圓弧面加工成平面，使鋸片銑刀能夠以最佳方式順利切入加工。開始我們選擇立銑刀銑平臺(tái)，但加工后效果不理想。因?yàn)榱姷兜都舛加械菇?，不能清根，將外圓弧面轉(zhuǎn)換成了內(nèi)斜面，同樣不能滿足加工需求。為達(dá)到良好的加工目的，經(jīng)過細(xì)致計(jì)算，改進(jìn)工藝刀具，最終選用了80單角銑刀，將刀尖角修磨成R0.2mm，Z向深度切削至1.2槽內(nèi)面，徑向切深2mm（以槽外側(cè)25.5處尺寸點(diǎn)計(jì)算）。加工后刀尖形成內(nèi)

11、圓弧 切點(diǎn)與槽外側(cè)邊尖點(diǎn)正好在同 一垂直平面上，即真正達(dá)到了削平目的（如圖五）。四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施圖五圖五 加工效果圖（旋轉(zhuǎn)）加工效果圖（旋轉(zhuǎn)）四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施2）良好的導(dǎo)向槽 為了更好的保證1.2mm鋸片銑刀切削位置精度，選用20*1.2mm的整體硬質(zhì)合金T型槽銑刀先進(jìn)行加工，徑向切深2mm。采用順銑的切削方式，刀具切削刃切入點(diǎn)正好作用于銑平后共垂面的兩點(diǎn)，受力均勻，達(dá)到了良好切削效果。同時(shí)此刀具剛性較好，能夠確保位置精度，因此加工出的槽能夠給1.2mm鋸片銑刀起到很好的導(dǎo)向作用。四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施3）設(shè)計(jì)制作高精度鋸片銑刀刀桿 刀具系統(tǒng)精度直接影

12、響加工質(zhì)量。普通鋸片銑刀刀桿定位精度差，不能滿足加工需求。根據(jù)零件加工槽位置尺寸和精度，自行設(shè)計(jì)并請(qǐng)成都英格刀具廠協(xié)助制作了銑刀桿，刀桿定位誤差在0.01mm以內(nèi)，保證了刀體的精度。并將刀桿上定位鍵的位置向前移，縮短端部夾緊結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度尺寸，解決了刀具端部與工件發(fā)生干涉問題。此刀桿還改變了傳統(tǒng)的粗牙螺釘緊固刀片方式，采用細(xì)牙螺紋，螺母緊固方式，提高了夾緊性能，增加了刀片裝夾的穩(wěn)固性。（刀具簡(jiǎn)圖如圖六所示）圖六 1刀體 2鍵 3墊片 4墊片 5螺母 6刀片四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施4）改進(jìn)鋸片銑刀角度和制造精度 為保證刀具較好的切削性能，選擇整體硬質(zhì)合金鋸片銑刀。在滿足切深要求的情況下，選用1

13、25mm，68齒刀片。然而普通鋸片銑刀制造精度較低，端跳和徑跳誤差較大，隨著切深的增加，刀具受切削力和形狀變形的影響，容易出現(xiàn)夾刀崩碎現(xiàn)象，無(wú)法正常加工。因此對(duì)刀片的制造精度提高要求，刀片厚度尺寸1.2 mm；端跳誤差0.02mm；徑跳誤差0.04mm；刀片內(nèi)孔直徑27H7，提高定位精度。因?yàn)榈镀浅１。枰M可能減小副偏角，保證刀片強(qiáng)度。經(jīng)過切削加工實(shí)驗(yàn)，選擇將刀片磨出0.1副偏角（中間60mm保留1.2mm尺寸作裝夾用），很好的滿足了切削條件，并將刀尖錯(cuò)齒單邊倒角0.2mm，減小切削力。通過調(diào)研，我們請(qǐng)常州刀具廠加工刀片，滿足了使用要求。 （刀片簡(jiǎn)圖如圖七所示）四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)

14、措施圖七圖七 刀片刀片四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施5）分層遞減步進(jìn)法銑槽加工 由于槽較深，一次直接銑削加工完成，切削力大，刀片無(wú)法承受。采用分層遞減步進(jìn)切入法，分9次徑向進(jìn)給銑成槽，分別為5、4、3.5、3、2.5、2、1.5、1、1mm，切削轉(zhuǎn)速S200r/min、進(jìn)給速度F100mm/min。銑削方式選擇順銑。加工程序如下：四、技術(shù)攻關(guān)措施四、技術(shù)攻關(guān)措施N100 GOG90G54X-70.00Y180.00S200M3 D3 ( 起始點(diǎn) )N105 Z135.00 （Z軸快速移動(dòng)到安全點(diǎn)）N110 G01Z131.92 F500 （Z軸移動(dòng)到加工位置）N115 G01G41Y104.57 （Y軸到切深位置，調(diào)用刀具左補(bǔ)償）N120 X1070.00 F100 （ 直線進(jìn)給銑加工槽 ）N125 G0G40Y180.00 （ 取消刀補(bǔ)，刀具離開工件 ）N130 X-70.00 （ 回到起始點(diǎn) ）N135 G01G41Y100.57 F500 （ 以下同理逐步完成加工 ）N140 X1070.00 F100五、五、效果總結(jié)效果總結(jié) 通過對(duì)加工方法、工具、工裝和刀具的改進(jìn)，完成了滾筒夾版槽的加工。取得了很好的效果，并具有重要意義。 1、此次成功攻克了滾筒上高精度夾板槽（深、窄、長(zhǎng)槽）的加工難題，標(biāo)志著我公司的一項(xiàng)加工技術(shù)達(dá)到世