加工中心插削加工的应用

吴铁志

（四川省资阳晨风电气有限公司，四川资阳641301）

加工中心插削加工的应用

吴铁志

（四川省资阳晨风电气有限公司，四川资阳641301）

针对动车组电气连接器典型零部件——YL55插座体内部凸凹键的加工工艺方法，利用加工中心进行了插削加工原理、加工工艺的分析，并对加工刀具、刀杆的设计，以及数控加工程序、程序的应用、具体操作等方面进行了分析和探讨，实现了对工件内部凸凹键的插削加工。

插刀杆；插刀；程序M19主轴准停

1 加工中心插削加工原理

1）设计制作插刀杆及插刀，插刀工作部（刃部）圆弧应与凸凹键底孔圆弧半径一致，凸凹键宽或轮廓应对应，即加工凸键用凹插刀，加工凹键用凸插刀；

2）加工中心为实现自动换刀，都具有主轴准停（M19）功能，由主轴电机编码器信号（来自主轴驱动装置）、或磁传感器信号将主轴停止在一固定角度位置；

3）当主轴准停后，利用Z轴的直线插补（G01）功能使插刀上下运动进行切削加工。

2 YL55 插座体主要技术要求

图1 YL55插座体

针对动车组电气连接器典型零部件——YL55插座体如图1所示。YL55插座体需进行铣削、钻削、插削的加工表面主要有：2－φ11+0.20mm、2-M10、φ88+0.2+0.1×5.7-0.05-0.15×2 mm、φ73+0.2+0.1× 5-0.05-0.15×2.5 mm 凸键、φ88+0.2+0.1mm内孔、φ73+0.2+0.1mm内孔、R2.25凹键等，毛坯：ZL101A-T6铸件。技术要求见图2。

图2 YL55插座体主要技术要求

YL55插座体设计要求较高，其中φ88+0.2+0.1×5.7-0.05-0.15×2 mm、φ73+0.2+0.1×5-0.05-0.15×2.5 mm凸键相对于基准A、B的对称度要求0.1mm，φ88+0.2+0.1mm、φ73+0.2+0.1内孔公差为0.1 mm，表面粗糙度为Ra3.2。

3 YL55 插座体凸凹健工艺分析和加工难点

图3为YL55插座体车削工序图。

由图 3车削工序图分析，在φ88+0.2+0.1×5.7-0.05-0.15×2 mm、φ73+0.2+0.1×5-0.05-0.15×2.5 mm 凸键处内孔车削加工至 φ83 mm、φ67 mm，凸键加工由后工序完成。该结构的凸键加工可采用：

1）普通插床插削加工。存在对称度难以保证（采用按线加工），加工刀具为单刃，表面粗糙度Ra3.2不易达到，加工效率较低，并需较高的操作技能水平。

2）电火花成形加工。需制作工具电极，加工效率低，工具电极会因放电而出现损耗，工件加工部位尺寸会逐步产生变动；由于电极频繁提升，工作液脏污程度，造成二次放电现象增多，或主轴精度不高等因素，加工稳定性不好，不适合批量生产；

3）插铣床加工。需设计、制作插刀，首件加工调整困难，具体操作繁琐，效率较低；需新增设备和人员；加工工序分散，设备定位和重复定位精度一般，加工精度、形位精度不易控制。

图3 YL55插座体车削工序图

4 YL55 插座体凸凹键的插削加工具体实施

为了实现利用加工中心对YL55插座体凸凹键的插削加工工艺方法，需设计、制作插刀杆及插刀，以下对插削加工凸键的加工刀具、加工程序等方面进行探讨。

2）具体操作步骤。

（1）用弹簧夹头刀柄将插刀安装在插刀杆上，刀刃朝下，用机外对刀仪调整插刀刀尖位置（φ88+0.2+0.1mm范围内）；

（2）将工件按图7所示位置用三爪卡盘夹紧工件，找正工件已加工内孔中心，建立加工坐标系；

图4 φ88×5.7×2插刀杆

图5 φ88×5.7×2插刀杆调整块

图6 φ88×5.7插刀

（3）使主轴准停（执行M19），找正插刀杆找正侧面，使插刀与Y轴平行，与凸键方向一致；

（4）先用φ12立铣刀按（图7）轮廓铣削凸键底孔（φ88+0.2+0.1mm），再调用插刀插削凸键（图8）。

注意：应选择合适直径的铣刀铣削凸键底孔，使凸键两侧面R交点小于插刀宽度（图7所示尺寸16.1 mm小于图8插刀宽度20 mm）,确保凸键底孔圆弧与插削加工凸键后无材料残留。

图7 铣φ88圆弧示意图

图8 插φ88×5.7凸键示意图

3）数控加工程序编制及分析（FANUC系统）：

加工程序说明：（1）因对刀不准或插刀磨损，可修改主程序N110段Y值，保证插削R表面与铣削内孔表面平滑，无明显接痕；（2）子程序N20段Y值（步距量）可根据加工工件、刀具、设备等情况修改，但必须与调用子程序次数和凸键高度对应。

利用加工中心进行YL55插座体凸凹键的插削加工，加工工序集中，能一次装夹完成各孔、螺纹底孔、螺纹、凸凹键等部位的加工；因加工中心采用滚动丝杠，各轴运行平稳，定位精度、重复定位精度好，工件可达到极高的位置度、对称度；凸键底孔进行铣削加工（圆弧插补），其圆柱度可达φ0.025 mm，铣削加工方式很容易满足Ra3.2粗糙度要求；加工中心具有刀具半径补偿功能（G41/G42）,凸键底孔尺寸调整、控制方便。缺点是需设计、制作插刀杆和插刀，插刀杆和插刀的制作需进行线切割加工；要求机床主轴准停位置和刚度能满足要求：伺服主轴增益过低，则主轴准停位置和刚度不能满足要求，过高则会产生主轴定位振荡现象，对凸凹键的加工精度造成不利影响；因加工中心属于精密设备，只适合轻载加工；凸凹键的方向应平行机床的运动轴（X轴或Y轴），对偏转方向的凸凹键需设计、制作夹具，将凸凹键方向偏转至平行机床的运动轴（X轴或Y轴）。

5 结 语

设计、制作插刀杆和插刀，利用加工中心主轴准停（M19）功能进行YL55插座体凸凹键的插削加工，满足了该产品的设计要求，并实现批量生产。因加工中心较高的自动化程度和加工精度，产品的一致性好，加工效率高，减轻了操作者劳动强度，适合中小批量的零部件加工。该方法广泛应用于我公司动车组连接器、机车连接器、城市地铁连接器等插头体、插座体等零部件的凸凹键加工，为公司的各型电气连接器开发、试制成功奠定基础，解决了插头体、插座体等零部件的凸凹键加工工艺难题。

［1］ 葛中民.机械设计基础［M］.北京：中央广播电视大学出版社，1992.

［2］ 韩鸿鸾，李建刚.数控铣床与加工中心编程与操作［M］.北京：中国电力出版社，2006.

［3］ 于骏一.典型零件制造工艺［M］.北京：机械工业出版社，1989.

［4］ 曹凤国.特种加工手册［M］.北京：机械工业出版社，2010.

（编辑昊 天）

TG 659

A

1002－2333（2014）05－0203－03

吴铁志（1973—），男，铣工高级技师，数控铣技师，从事数控加工工艺分析、非标刀具和夹具设计、数控程序编制和调试等工作。

2014-03-01