調頭銑削大型型腔的方案設計

魯磊，趙忠剛

1.山東能源重裝集團新汶公司 山東新泰 271222

2.山東新泰德泰機械有限公司 山東新泰 271200

1 序言

在銑削鑄造鋁磚模具的過程中，有些模具形體較大，超出了設備的加工能力，公司進行了二次外協，但工件的加工尺寸也達不到要求，特別是其長度公差。為此，我們經過認真研究，改進加工方案并優化加工程序，不但實現了各類鑄造鋁磚模具的加工，而且確保了加工質量。現以龍門立式數控銑床（華中數控HNC-808e）加工鑄造鋁磚二級模具（見圖1）為例對該類大型模具的加工方案進行詳細闡述。

圖1 鑄造鋁磚模具

2 加工工藝與工件裝夾

該毛坯為鑄造件，材質為HT250。由圖1可知，該毛坯是加工內腔和上、下面。其單邊加工余量均在4～6mm。

首先，在普通立式龍門銑床上加工其上面；其次，劃槽口縱向中心線、橫向中心線和槽口加工線，并于底部的側面在全長范圍銑20m m高的工藝基準（該基準必須與工件槽口縱向中心線平行）；最后，將其裝夾在立式數控龍門銑床上進行加工。

由于公司現有立式龍門銑床的X軸行程只有2200mm，需要對該工件進行調頭銑削。為防止工件因懸伸過大而發生設備故障以及導致工件裝夾后的變形，必須對懸伸部分進行支撐。由于該工件加工一半長度時，其另一半的懸伸部分沒有超出床身的長度，而在銑削至工件左端時，工件的絕大部分超出了床身，因此，我們采取了分別在床身和地面上各安裝一套滾筒架的方式，裝夾示意如圖2所示。工件盡量安置在工作臺橫向的中部，在其已加工定位側的工作臺T形槽內安置定位塊，將工件的工藝基準靠實定位塊，并用4個壓板將其壓緊，壓板不得伸入到工件槽內，螺栓盡量低一些，以防止在加工過程中干涉主軸部位的運行。

圖2 鑄造鋁磚模具裝夾示意

需要注意的是，床身上的滾筒架即小滾筒架至工作臺右端面的距離L必須大于銑削槽長的一半，且不得超出工件的右端，需要在床身上鉆攻螺紋孔，用螺栓將其與床身緊固在一起，以防止在使用過程中發生位移。地面上的滾筒架即大滾筒架與小滾筒架的距離M取其銑削行程的一半左右即可。小滾筒架的滾筒上面必須與工作臺面同一高度，調整時，保證工作臺處和小滾筒架處工件底面與導軌上面的距離一致。測量時，在導軌上加輔助平鐵，測量平鐵與工件底面的距離相同即可。大滾筒架的滾筒上面也必須與工作臺面一致，調整時，先不安置小滾筒架，將工作臺適當右移，使工件底面搭接在大滾筒架的滾筒上面，也是分別測量工作臺處導軌上的平鐵與工件底面的距離和導軌右端處輔助平鐵與工件底面的距離，直至用百分表校正工件槽口端面的平面度在0.05mm范圍內為止。

3 加工程序

所用刀片為直徑12m m的圓刀片，刀盤直徑63mm。銑削初始狀態刀片位置如圖3所示，刀片超出槽口邊線0.359mm。工件坐標系設定示意如圖4所示，由于槽的斜面斜度一致，所以，其X向和Y向的初始行程須加上此值。由圖1可知，槽口的半長為3396÷2＝1698（mm），因此，其初始長度值為1698.359mm；槽口的半寬為230÷2＝115（mm），因此，其初始長度值為115.359mm；槽底半長為3370÷2＝1685（mm）。銑完周邊后，底部剩余的島型臺階寬為204－63×2＋12＝90（m m）、高4～6mm，由槽底縱向中心線一分為二后，單側寬度45mm，每層銑兩刀即可。刀路軌跡的Y值取±22.5，X值取20，下刀點為X20Y22.5。

圖3 銑削初始狀態刀片位置

圖4 工件坐標系設定示意

加工程序如下。

4 加工注意事項

加工槽前，必須對槽口進行劃線，盡量使各邊加工余量均勻，并劃其橫向的中心線。

將工件按圖2所示方式裝夾后，先用中心鉆校正橫向中心線，并測量中心鉆尖至槽口兩邊的縱向邊線距離，使其相等，確定工件的坐標系原點，設置工件坐標系G54的X、Y值。然后，在Y向移動主軸140mm，并在其槽口端面的縱向中心線上鉆φ5mm的小孔，如圖4所示。當調頭銑削另一半槽時，所用加工程序不變，只用中心鉆校正其φ5mm的小孔（以確定工件X軸的中心點），再Y向移動主軸140mm，便使主軸中心移到了工件的坐標系原點上，再重新設置一次工件坐標系G54的X、Y值即可，其Z軸零點在工件槽口的端面上。

5 結束語

該加工方法的關鍵點是雙級滾筒架的利用技巧以及利用校正中間的小孔確保工件坐標系的原點在X軸的準確性，較好地控制了調頭加工工件的縱向加工尺寸，并確保了較小設備加工較大型工件的精度要求，對于類似大型工件在較小設備上的加工提供了參考。