利用自制插刀在加工中心上實現高精度對稱鍵槽加工

河南許昌技術經濟學校 (461500)劉 峙

眾所周知，鍵聯接在生產上廣泛應用，尤其是平鍵聯接，更是量大面廣。但要在孔內加工高精度鍵槽并非易事，而且現有傳統加工方法均有不足。例如，用插削法需要專用機床，用刨削法或電加工效率均較低，用拉削法拉刀制造成本高，用銑削法無法在小內孔內完成等等。更為重要的是，以上諸法一般都只能在直通孔內加工鍵槽，而對盲孔內的鍵槽或有障礙臺肩的鍵槽則都難有作為，不能滿足生產發展的需要。對于一般性的中小企業也不可能具有像插床、拉床這么齊全的設備。為此，筆者在創新思想指導下，發現了一種新的加工方法，并設計出相應的專用插刀，只需在普通三軸聯動的加工中心上即能方便地加工出各種形式的孔內鍵槽，不但效率高，而且精度也比較高，非常實用。現介紹如下，目的是拋磚引玉，得到同行專家的幫助和指導。

1.問題來源

圖1 所示為高壓電器庫柏(電極接線柱)上的所使用的嵌裝螺母，材料為H62Y (黃銅)，從圖2上我們可以看到，零件圖上的外圓、內孔、臺階、螺紋、倒角等均屬于常見工藝，很輕松地就能在數控車床上完成，但是圖中兩個對稱鍵槽則很難找到合適的加工工藝，原因有四:①內孔、平底鍵槽，銑床上無法加工。②車間沒有刨床、插床等專門加工溝槽的設備。③不是通槽，在盲孔內加工，線切割等電加工設備也無法完成。④零件批量小，改工裝夾具成本高。

圖1 嵌裝螺母實體圖

圖2 嵌裝螺母設計圖

2.鍵槽加工工藝分析及解決問題思路

(1)鍵槽加工工藝分析 在M45×1.5 的內螺紋面上加工兩個的對稱鍵槽，兩槽底間距(47±0.1)mm，槽長26mm，有2mm×φ 46mm 退刀空間，下面是φ40mm 的底孔。相當于在一盲孔內加工出一段與零件軸線平行的3mm 寬、26mm 長的對稱平底鍵槽。

(2)解決鍵槽加工的思路 實踐表明，用車削法和銑削法加工溝槽類工件都是比較理想的方法，不但質量好，而且效率高。車床上加工內外溝槽，它的優點是精度高、效率高、質量好、刀具壽命長等，它的缺點是只能加工位于內外圓柱面上與零件回轉軸線垂直的回轉類零件的溝槽。

在銑床上加工溝槽，尤其是采用指狀銑刀，可以很方便地在圓柱外表面上加工出常用的A 形、C 形鍵槽。但在盲孔內表面上加工平底鍵槽卻不能如法炮制，因為內孔的工作條件要比外圓困難得多。主要是受狹小的徑向空間的限制，使常規的銑削加工機床和刀具無法放開手腳施展才能。傳統的車銑加工方法都不能解決問題，只有改用往復切削手段，或插削或刨削或拉削。

數控加工中心上M19 主軸定位功能 (換刀功能)，能實現主軸停轉且主軸能在垂直于Y 軸方向的上下移動。數控車床上所用機夾切槽刀片，尺寸規整、價格便宜。把兩者結合起來就能實現盲孔中鍵槽的加工，且效率和精度均較高。利用分度盤裝夾零件可以輕松實現對稱鍵槽的加工。

在數控加工中心上加工機械零件，精度一般能達到IT7～IT6 級精度，再加上加工過程中采用又是數控機夾刀片，所以理論上利用加工中心插削出來的鍵槽精度要比在其他機床上加工出來的零件精度要高得多。

3.加工的實現

(1)自制插刀 刀頭采用3mm 寬的機夾切槽刀片，刀桿采用長120mm、直徑16mm 的45#圓鋼，在距頂端1.5mm 刀桿外表面上，利用線切割機床加工一個3mm 寬5mm 深的通槽，刀桿頂端加工一M6×1的螺紋孔，然后把切槽刀刀片裝入已加工好的通槽內，刀頭外伸5mm，然后頂端用頂絲頂住，如圖3所示。

圖3 自制插刀實體圖

(2)加工工藝 機床:VMC750 立式加工中心，FANUC 系統(具有三軸聯動機床都行);刀具:自制插刀 (見圖3);夾具:萬能分度盤;程序:O1110 (僅插槽部分程序)如附表所列。

插槽部分程序表

(續)

4.結語

本文介紹的孔內鍵槽加工方法和相應的專用刀具，具有構思新穎、原理正確、結構簡單、使用方便、程序簡便、制造容易、高效優質等特點。一旦擁有它，就能在普通加工中心上方便地加工孔內鍵槽。特別適合中小企業和維修部門。其獨到之處是能用來加工盲孔內的鍵槽或有障礙臺肩的孔內鍵槽，且精度高、效率高、表面質量好、刀具壽命長，彌補了原有加工方法的不足。此外，它還有許多擴展功能，比如能加工出槽底傾斜的鍵槽、花鍵孔等，適當改變銑刀形狀，還能加工油溝、異形槽等，使用十分方便靈活，可滿足多種不同的需要。實踐證明，在加工中心上加工孔內鍵槽的效率大致是其他機床的5 倍，該方法具有較大的實用價值，可以推廣應用。