紫銅防爆錘橢圓錐孔數控加工方法的研究

邱義臻，唐友亮

（江蘇省宿遷學院 機電工程系，江蘇 宿遷 223800）

0 引言

紫銅防爆錘在易燃易爆環境中能有效防止因相互摩擦、撞擊迸發火星而引起的爆炸事故，確保企事業單位人身、財產安全。廣泛應用于石油、化工、軍工、電子、采氣、鐵路等行業。

紫銅防爆錘由兩部分組成，錘頭和錘柄，錘頭采用紫銅合金，錘柄采用木柄、纖維柄或塑料柄。為了防止錘頭與錘柄出現脫離現象，減少錘頭因開孔而降低錘頭與錘柄連接處強度，錘頭與錘柄采用具有自鎖性能的橢圓錐孔連接。經過對紫銅防爆錘零件的材質與異形橢圓錐孔結構進行分析，如何有效地加工紫銅防爆錘橢圓錐孔，保證錘頭與錘柄連接牢固可靠，是紫銅防爆錘生產過程的工藝技術難點。

1 紫銅防爆錘的橢圓錐孔及加工工藝分析

圖1所示為紫銅防爆錘頭的零件簡圖，對于多規格的紫銅防爆錘頭，現以直徑為Φ80 mm為例進行分析，紫銅防爆錘頭呈圓柱體，長201mm，為了防止錘頭與錘柄出現脫離現象，減少錘頭因開孔而降低錘頭與錘柄連接處強度，錘頭與錘柄采用具有自鎖性能的橢圓錐孔連接。紫銅防爆錘的橢圓錐孔的長軸沿圓柱體長度方向，橢圓錐孔面的的函數方程為橢圓錐孔長軸大小端長度差48.2-39.1=9.1mm，橢圓錐孔短軸大小端長度差32.5-29.1=3.4mm。

1.1 紫銅材料的加工性能分析

圖1 紫銅防爆錘頭零件簡圖

紫銅是含銅量在99.50%以上的工業純銅，表面氧化后生成氧化銅薄膜，呈紫紅色，故一般稱工業純銅為紫銅（有時也依其顏色稱之為紅銅）。由于紫銅材料組織致密，韌性高，易加工成復雜形狀[1]，因而應用較為廣泛。紫銅是一種塑性很大（δ≥40%～50%）的純金屬材料，難于加工[2]，特別是在孔類零件（特別是加工厚度超過50mm）加工時，由于其塑性變形大，刀屑接觸的長度較長，斷屑性能差，粘刀嚴重，出現切屑堵塞、排屑不暢，不僅會降低工件表面的光潔程度，還會折斷刀頭，損害刀具。

1.2 紫銅防爆錘的橢圓錐孔及加工工藝分析

具有橢圓錐孔的紫銅防爆錘是一類外形不規則的異形件，橢圓錐孔大都采用靠模法加工，但靠模裝置較復雜，靠模本身也是一個橢圓的包絡面，沒有特殊設備，要制造一定精度的靠模是困難的。特別是在多品種小批生產時，采用靠模法加工既不經濟，加工精度又不高。本文介紹一種簡單的橢圓孔加工方法[3]。利用數控加工中心工序集中的特點，采取合理的工藝措施，一次或二次裝夾可以完成多道工序或全部的加工內容，則其效率較高[4]。

根據紫銅防爆錘加工表面的形狀、技術要求和紫銅材料的加工工藝性，擬定加工橢圓錐孔的加工方法和加工方案為：下料→車兩端面、倒角→銑平面→鉆兩個孔→銑削余量，利用立銑刀分層銑削橢圓最后形成橢圓錐孔。

利用立銑刀分層銑削橢圓最后形成橢圓錐孔，分層銑削橢圓的層數應根據銑削深度、表面加工質量設置。由于紫銅防爆錘橢圓錐孔的表面加工精度要求不高，分層銑削橢圓的層數為四層，如圖2所示。為了編程清楚、方便，特繪制橢圓錐孔程序框圖如圖3所示。根據以上分析，編制分層銑削橢圓最后形成橢圓錐孔加工具體程序（略）。

圖2 分層銑削形成橢圓錐孔示意圖

采用數控加工中心加工紫銅防爆錘橢圓錐孔，程序編寫簡單，零件安裝調整方便，加工質量穩定，生產效率較高。而且當零件尺寸發生變化時，只需調整少許參數就可重用，極大的方便了多尺寸紫銅防爆錘的生產加工。

圖3 橢圓錐孔程序框圖

2 結束語

紫銅防爆錘的錘頭與錘柄采用具有自鎖性能的橢圓錐孔連接。通過對紫銅材料的加工工藝性分析，異形橢圓錐孔加工方法及加工方案的比較，在加工中心利用立銑刀分層銑削橢圓最后形成橢圓錐孔，方法切實可行，滿足加工要求。

[1]鄧奕，彭浩舸，等.薄片紫銅電極的數控加工工藝[J].工具技術，2004，9.

[2]韓榮第，蔄靖宇，韓濱.紫銅小孔振動攻絲扭矩的試驗研究[J].制造技術與機床，2003，12.

[3]陳志軍.橢圓孔的加工[J].現代制造工程，1985，10.

[4]雒鈺花.基于CTW320TB的異形面錐度切割[J].新技術新工藝，2010，7.