弧面上深窄槽铣加工

1、一、一、引言引言 75A塔机是北人股份公司的新型高端产品，滚筒是机器的心脏部位，此次技术革新将版滚筒原有压板夹版模式，改为槽夹版模式。结构更加先进适用，使上版更加快捷精确，提高了印刷精度和效率，但同时也提高了加工难度。虽然像1.2mm甚至更窄的槽都加工过，但如此深，精度要求又高的窄槽，公司机加工还没有涉及过。根据以往经验，在不考虑精度的前提下，能顺利将槽加工出来就算不错了。因此，一个高难课题摆在了我们面前，拭待攻关解决。 二、二、零件加工的主要难点零件加工的主要难点 在45钢滚筒外侧圆弧面上加工两个宽1.2mm、深25.5mm、总长1000mm的对称槽。位置尺寸133.150.02mm，对称度

2、0.02mm，其公差精度很高。这种槽目前只能采用锯片铣刀铣削方式加工，然而普通的加工方法无法保证精度。(见图一）a）主视图 b）槽部放大图 c）左视图 图一图一二、二、零件加工的主要难点零件加工的主要难点 1、零件加工精度高，普通工装夹具难以满足加工要求。现有机床没有分度旋转轴附件，两个槽的对称度为0.02mm，加工时180分度精度很难保证。 2、由于位置在滚筒大外圆上40夹角处，待加工表面为外圆弧。1.2mm锯片铣刀的刚性很差，加工时受轴向切削力的影响，使槽向外侧偏斜。由几何数学计算可知，这样槽与滚筒中心的距离就远了。槽的位置精度无法保证。二、二、零件加工的主要难点零件加工的主要难点3、通用

3、锯片铣刀刀杆的精度较低，定位误差大，无 法保证刀具精度，影响刀具切削精度和性能。4、槽窄且深、长。受加工部位限制，刀片直径较大， 强度低，切削性能差，加工困难。5、通用锯片铣刀的制造精度较低，端跳和径跳误差 较大，随着切深的增加，刀具受切削力和形状变 形的影响，易出现夹刀崩碎现象，无法正常加工。三、典型相关联工序三、典型相关联工序 由于滚筒的工序较长，只选择其中部分相关联工序供参考序号工序名称工序内容110磨磨347.43大外圆，磨两端轴头110h7、130h7和80h7外圆（保证两端110h7一致性0.005mm）。115磨磨用支架架两端110h7外圆，磨左端90h7外圆并靠磨端面。120钳

4、划两端轴头和两端大外圆端面十字中心线，划两处1.2槽40线。125铣按划线位置，铣两处1.2槽成（保证尺寸公差和形位公差），铣R0.3圆弧角。 上面磨序为铣槽加工保证了工件定位面精度，划线提供了快捷找正槽位置的参考基准。四、技术攻关措施四、技术攻关措施1、精密机床保证位置精度 此次加工选用了德国沙尔曼卧式加工中心，此设备操作系统为西门子840D。机床工作台1400mmx1600mm，X轴行程1000mm，主轴转速04000转/分钟，机床定位精度0.006mm，重复定位精度0.005mm，是精度非常好的加工中心机床。因此利用这台加工中心良好的精度能够为零件的加工精度提供基础保证。四、技术攻关措施

5、四、技术攻关措施2、合理选择定位基准 因为滚筒筒身外圆尺寸较大，装夹较为困难，故选用滚筒两端110h7轴头外圆作为定位基准。以便于夹具设计，定位准确。同时可以使夹紧方案也比较简单、可靠、操作方便。四、技术攻关措施四、技术攻关措施 3、夹具设计 1）高精度V形铁确保定位精度 根据工件外形尺寸和加工部位位置状况，选用V形铁定位。为保证定位精度，对原有V形铁进行修整。将一对V形铁在卧式加工中心上重新同精加工后，再进行配磨垫片的精密调整，使其定位面精度一致性误差小于0.01mm，达到了高精度定位保证加工精度。四、技术攻关措施四、技术攻关措施2）新型辅助支撑防护定位元件和工件精度 由于工件利用两轴头装夹

6、，造成中间部位悬空较大，加工过程中易引起颤动，影响加工质量。另外，吊装工件时受天车工技能水平的影响，有时工件不能非常平稳的放在V形铁上，容易磕伤V形铁定位表面，也可能使V形铁定位基准移动。再有，在加工中需要将滚筒旋转180后重复装夹定位，这样工件轴头外圆和V形铁定位表面形成研磨，容易损伤工件和V形铁精度。同时势必影响工件的定位精度、及重复加工一致性。四、技术攻关措施四、技术攻关措施 为避免类似问题，经过仔细研究分析，设计制做了一个工装支撑（如图二）。在吊装工件时先将支撑向上调高，加工件落在支撑上，再调整支撑使其轻轻落在V形铁上，此时支撑下降到不受力为止，使工件轴头与V形铁定位面完全接触。在切削

7、加工前用手调整，将支撑上端轻轻顶住工件大外圆表面，起到辅助支撑的作用。加工完一面槽后，再用它轻轻支起滚筒，由于支撑上部是轴承，不仅使工件翻面更加容易，且不会研伤工件和V形铁定位表面，减少了影响精度的因素。 此外支撑升降的部位采用了平底推力球轴承，调整起来非常轻松方便。 图二图二 支撑支撑 1轴承 2支撑架 3调整套 4调整用孔 5平底推力球轴承 6底座 7轴 8螺母 9垫圈 10挡圈四、技术攻关措施四、技术攻关措施3）分度板的设计制作 加工两个对称槽需要将工件旋转180后重复定位加工，因此重复分度定位精度是保证加工槽对称精度的关键。在机床没有分度旋转轴附件的情况下，设计制作了一个分度板（如图三

8、）。选择加工一块45钢板，将其除两端外四面磨成，表面粗糙度Ra0.8，保证两个分度找正面的直线度和平行度误差0.005mm，分度找正面与安装定位面的垂直度0.01mm。并根据滚筒轴头纵向位置的2-M10螺孔位置尺寸，在分度板上钻2-11的通孔，作为安装使用。四、技术攻关措施四、技术攻关措施图三 分度板四、技术攻关措施四、技术攻关措施4）精确定位加工基准 滚筒的定位装夹如图四所示。将V形铁置于工作台面上，找正后用螺栓压紧。把滚筒放置在V形铁上，用千分表检测滚筒两110h7轴头上母线及侧母线，误差0.01mm以内。然后按线找正槽圆周分度40位置，用螺栓和压板夹紧滚筒。手动调整辅助支撑轻轻顶住工件大

9、外圆表面，并将支撑底座紧固在工作台面上。用内六角螺钉将分度板安装在滚筒轴头上，以千分表找正分度板上面，误差在0.005mm内。四、技术攻关措施四、技术攻关措施 然后用千分表转表检测80h7外圆两侧侧母线，定位水平方向上滚筒轴心位置，作为加工基准；用测量棒和量块分别检测347.43外圆上面和左端面，定位滚筒中心高度位置及滚筒纵身方向零点位置。待一侧槽加工完成后，松开滚筒压板，用辅助支撑将工件顶起，手动将工件旋转180，落下支撑，轻微调整工件，用千分表找正分度板上面，误差在0.005mm内，夹紧工件。检测定位后，继续加工另一个槽。a）装夹主视图图四图四1滚筒 2V形铁 3支撑 4分度板 5内六角螺

10、钉 6压板 7螺母 8垫圈 9螺栓 10工作台滚筒装夹图片四、技术攻关措施四、技术攻关措施4、研究改进刀具和革新加工方法 1）特殊的铣削平加工方法 槽所在位置的圆弧面是铣槽加工的一个重大阻碍。因此，必须先进行削平加工，将外圆弧面加工成平面，使锯片铣刀能够以最佳方式顺利切入加工。开始我们选择立铣刀铣平台，但加工后效果不理想。因为立铣刀刀尖都有倒角，不能清根，将外圆弧面转换成了内斜面，同样不能满足加工需求。为达到良好的加工目的，经过细致计算，改进工艺刀具，最终选用了80单角铣刀，将刀尖角修磨成R0.2mm，Z向深度切削至1.2槽内面，径向切深2mm（以槽外侧25.5处尺寸点计算）。加工后刀尖形成内

11、圆弧 切点与槽外侧边尖点正好在同 一垂直平面上，即真正达到了削平目的（如图五）。四、技术攻关措施四、技术攻关措施图五图五 加工效果图（旋转）加工效果图（旋转）四、技术攻关措施四、技术攻关措施2）良好的导向槽 为了更好的保证1.2mm锯片铣刀切削位置精度，选用20*1.2mm的整体硬质合金T型槽铣刀先进行加工，径向切深2mm。采用顺铣的切削方式，刀具切削刃切入点正好作用于铣平后共垂面的两点，受力均匀，达到了良好切削效果。同时此刀具刚性较好，能够确保位置精度，因此加工出的槽能够给1.2mm锯片铣刀起到很好的导向作用。四、技术攻关措施四、技术攻关措施3）设计制作高精度锯片铣刀刀杆 刀具系统精度直接影

12、响加工质量。普通锯片铣刀刀杆定位精度差，不能满足加工需求。根据零件加工槽位置尺寸和精度，自行设计并请成都英格刀具厂协助制作了铣刀杆，刀杆定位误差在0.01mm以内，保证了刀体的精度。并将刀杆上定位键的位置向前移，缩短端部夹紧结构长度尺寸，解决了刀具端部与工件发生干涉问题。此刀杆还改变了传统的粗牙螺钉紧固刀片方式，采用细牙螺纹，螺母紧固方式，提高了夹紧性能，增加了刀片装夹的稳固性。（刀具简图如图六所示）图六 1刀体 2键 3垫片 4垫片 5螺母 6刀片四、技术攻关措施四、技术攻关措施4）改进锯片铣刀角度和制造精度 为保证刀具较好的切削性能，选择整体硬质合金锯片铣刀。在满足切深要求的情况下，选用1

13、25mm，68齿刀片。然而普通锯片铣刀制造精度较低，端跳和径跳误差较大，随着切深的增加，刀具受切削力和形状变形的影响，容易出现夹刀崩碎现象，无法正常加工。因此对刀片的制造精度提高要求，刀片厚度尺寸1.2 mm；端跳误差0.02mm；径跳误差0.04mm；刀片内孔直径27H7，提高定位精度。因为刀片非常薄，需要尽可能减小副偏角，保证刀片强度。经过切削加工实验，选择将刀片磨出0.1副偏角（中间60mm保留1.2mm尺寸作装夹用），很好的满足了切削条件，并将刀尖错齿单边倒角0.2mm，减小切削力。通过调研，我们请常州刀具厂加工刀片，满足了使用要求。 （刀片简图如图七所示）四、技术攻关措施四、技术攻关

14、措施图七图七 刀片刀片四、技术攻关措施四、技术攻关措施5）分层递减步进法铣槽加工 由于槽较深，一次直接铣削加工完成，切削力大，刀片无法承受。采用分层递减步进切入法，分9次径向进给铣成槽，分别为5、4、3.5、3、2.5、2、1.5、1、1mm，切削转速S200r/min、进给速度F100mm/min。铣削方式选择顺铣。加工程序如下：四、技术攻关措施四、技术攻关措施N100 GOG90G54X-70.00Y180.00S200M3 D3 ( 起始点 )N105 Z135.00 （Z轴快速移动到安全点）N110 G01Z131.92 F500 （Z轴移动到加工位置）N115 G01G41Y104.57 （Y轴到切深位置，调用刀具左补偿）N120 X1070.00 F100 （ 直线进给铣加工槽 ）N125 G0G40Y180.00 （ 取消刀补，刀具离开工件 ）N130 X-70.00 （ 回到起始点 ）N135 G01G41Y100.57 F500 （ 以下同理逐步完成加工 ）N140 X1070.00 F100五、五、效果总结效果总结 通过对加工方法、工具、工装和刀具的改进，完成了滚筒夹版槽的加工。取得了很好的效果，并具有重要意义。 1、此次成功攻克了滚筒上高精度夹板槽（深、窄、长槽）的加工难题，标志着我公司的一项加工技术达到世