大連開物承作精密制造有限公司
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精密數(shù)控縱切車床
日常所說的數(shù)控車床都屬于“走刀式”數(shù)控車床，數(shù)控車床加工的零件比較大，而筆者要介紹的屬于“走心式”數(shù)控車床，加工的是小型軸類零件。“走心式”數(shù)控車床是通過凸輪等傳動(dòng)系統(tǒng)控制加工精度的，其主流產(chǎn)品型號(hào)主要用于φ 1～φ 32 mm的金屬棒料（以下簡(jiǎn)稱棒料）加工。特別適用于醫(yī)療器械、鐘表、汽車零部件加工以及其他精密零部件加工領(lǐng)域的小型軸類零件的生產(chǎn)加工。國(guó)外生產(chǎn)精密數(shù)控縱切車床的知名品牌有瑞士的特納斯（Tornos）、日本的西鐵城（Citizen）、津上（Tsugami）、Star和韓國(guó)的韓華（Hanwha）等機(jī)床廠家，而國(guó)內(nèi)主要是寧江機(jī)床、西安北村和臺(tái)灣等機(jī)床廠家。
1. 精密數(shù)控縱切車床的主要特性
精密數(shù)控縱切車床的主要特性有：①加工精度高。
相比于“走刀式”車床，縱切車床車削時(shí)，棒料軸向進(jìn)給通過中心導(dǎo)套，刀具切削點(diǎn)緊靠導(dǎo)套口端，剛性好，消除了棒料在刀具切削壓力作用下的變形，加工精度高，保證了加工零件的一致性。②加工效率高。精密數(shù)控縱切車床聯(lián)接自動(dòng)送料機(jī)，以及自動(dòng)除屑器等輔助裝置后，通過上、下料機(jī)構(gòu)，一根3 m左右的長(zhǎng)棒料，一次裝夾對(duì)刀，根據(jù)需要加工零件的長(zhǎng)短，可以加工若干個(gè)零件，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工及一人多機(jī)操作，提高了零件的加工效率。③加工復(fù)合化程度高。精密數(shù)控縱切車床屬于主軸移動(dòng)型復(fù)合加工自動(dòng)車床，其搭載直驅(qū)式主軸和副主軸；獨(dú)立控制的雙系統(tǒng)NC裝置，背面主軸用刀架和動(dòng)力刀具時(shí)，能一次完成對(duì)零件車、銑、鉆、攻螺紋、車螺紋和開槽加工工序，且配有背面加工（零件的第六面加工）等能力。可大幅縮短加工時(shí)間，減少了零件加工中的二次裝夾，提高了加工精度和加工效率。④精密數(shù)控縱切車床結(jié)構(gòu)緊湊，整機(jī)質(zhì)量輕，一般為1 500 kg左右，占地面積小。
2. 精密數(shù)控縱切車床的加工應(yīng)用案例
?。?）傳統(tǒng)工藝與新工藝對(duì)比：我單位是生產(chǎn)通用量具的專業(yè)廠，小型軸類零件居多，以往加工這些軸類零件，使用的傳統(tǒng)工藝，費(fèi)時(shí)費(fèi)力精度低，且加工出的零件一致性差，影響了裝配交檢合格率。
為了使產(chǎn)品提質(zhì)增效，專業(yè)廠于2012年購(gòu)進(jìn)4臺(tái)津上（Tsugami）型號(hào)為B0204 精密數(shù)控縱切車床（見圖1、圖2），同時(shí)為每臺(tái)主機(jī)各配備了一臺(tái)型號(hào)為Y232的鐠鑼油膜式自動(dòng)送料機(jī)。B0204的主軸最高轉(zhuǎn)速10 000 r/min，副軸最高轉(zhuǎn)速8 000 r/min，動(dòng)力刀具最高轉(zhuǎn)速可達(dá)5 000 r/min，主副軸同軸度≤0.003 mm，定位精度≤0.001 mm ， 重復(fù)定位精度≤0.002 mm，主副軸均可以實(shí)現(xiàn)C軸功能，且配有角度編碼器，可實(shí)現(xiàn)主副軸的同步控制和高回轉(zhuǎn)精度。
由于B0204的主副軸部件與移動(dòng)部件都經(jīng)過精化處理，使其集高精度、高剛性等特點(diǎn)于一身，特別適合連續(xù)加工高精度的小型軸類零件，如內(nèi)徑千分尺的精密傳動(dòng)件螺紋軸套等，其所具有的旋轉(zhuǎn)與切削時(shí)的剛性和精度，可以使螺紋軸套的多道工序結(jié)合為一體，保證了其在高速旋轉(zhuǎn)、高速切削時(shí)尺寸精度、同軸度及表面粗糙度的加工要求。
傳統(tǒng)工藝加工螺紋軸套，包括凸輪縱切自動(dòng)車、中車、鉗、銑及磨等達(dá)16道工序之多，滿足工藝?yán)щy，特別是M10×1-6g螺紋和特殊1∶10錐螺紋的加工，需要在改進(jìn)的CM6125中車上安裝前后刀架，穿心軸后車削而成，不僅操作者的技術(shù)水平要求高，而且視力還要好，稍不留意就會(huì)打刀，且廢品率和返修品高達(dá)30%。因螺紋軸套的加工精度要求較高，傳統(tǒng)工藝加工合格率低，嚴(yán)重影響專業(yè)廠均衡生產(chǎn)。
螺紋軸套的M7×0.5 mm細(xì)牙內(nèi)螺紋、M10×1-6g外螺紋和φ 6H7內(nèi)孔的同軸度要求分別為0.01 mm和0.015 mm， 且M7×0.5 mm細(xì)牙內(nèi)螺紋的螺距誤差為3 μm ，這些尺寸精度以及形位精度，通過B0204主副軸的緊密配合，利用其具有的精密加工特性，是比較容易達(dá)到零件的精度要求的。另外利用徑向動(dòng)力刀鉆孔、攻螺紋和銑削等功能，即可實(shí)現(xiàn)攻螺紋M2.5-6H和銑削3 mm×0.5 mm軸向外圓槽的精密加工。因?yàn)锽0204固有的高精度，要以一定的方式傳遞給所加工的零件，故M2.5-6H內(nèi)螺紋軸線可保證垂直于零件的軸線，銑削的3 mm×0.5 mm軸向外圓槽，可沿零件的圓周方向按120°均布。在B0204 精密數(shù)控縱切車床上該零件不僅可一次加工成形，而且加工的零件滿足工藝要求，同時(shí)加工效率亦大幅提高，每班次能加工100余件。過去每月10余人的工作量，現(xiàn)在一人一周即可完成。螺紋軸套的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
?。?）新工藝方案與驗(yàn)證：根據(jù)B0204 精密數(shù)控縱切車床的性能以及被加工零件螺紋軸套的結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求，具體問題具體分析，設(shè)計(jì)了螺紋軸套加工工藝方案。選擇1∶10特殊錐螺紋的方向?yàn)榍懊?，在主軸上加工；選擇M10×1 mm外螺紋的方向?yàn)楹竺妫诟陛S上加工，主軸加工方案步驟為：自動(dòng)送料機(jī)將棒料送入主機(jī)夾頭夾緊→用35°外圓車刀平端面→用φ 6.4 mm合金鉆頭鉆孔→用內(nèi)孔鏜刀車削M7螺紋底孔→用內(nèi)孔螺紋刀車削M7螺紋→調(diào)用35°外圓車刀車削特殊錐螺紋外徑，粗車外圓臺(tái)階尺寸，留加工余量，單邊0.5 mm→用非標(biāo)外螺紋刀車削外螺紋→調(diào)用φ 30 mm×10 mm×0.5 mm合金鋸片銑刀銑削3個(gè)軸向外圓槽→用內(nèi)孔鏜刀精車內(nèi)孔尺寸→用內(nèi)孔螺紋刀精車M7內(nèi)螺紋→用內(nèi)孔溝槽刀精車內(nèi)孔槽，保證圖示尺寸→用35°外圓車刀精車外圓臺(tái)階尺寸→用非標(biāo)外螺紋刀精車外螺紋，去除毛刺→用定中心鉆鉆M2.5中心孔→用合金鉆頭鉆M2.5螺紋底孔→用M2.5螺旋槽絲錐攻M2.5螺紋→用后外圓刀車削M10大徑，粗車削后外圓臺(tái)階尺寸，留加工余量，單邊0.5 mm→用M10螺紋刀車削M10外螺紋→用后外圓刀精車后外圓臺(tái)階尺寸→用M10螺紋刀精車M10外螺紋，去除毛刺→副軸夾頭夾持住φ 13 mm外圓切斷，到此該零件的前面部分在主軸上加工結(jié)束。
接下來零件的剩余部分后面在副軸上加工。副軸加工方案步驟為：用φ 5.8 mm合金鉆鉆孔→用內(nèi)孔鏜刀車削內(nèi)孔，保證圖示尺寸φ 6H7→用內(nèi)孔溝槽刀車削內(nèi)孔槽，保證尺寸φ 6.5 mm，加工結(jié)束。到此零件全部加工完畢。按此加工方案編制的加工程序經(jīng)驗(yàn)證，加工出的螺紋軸套不僅表面質(zhì)量和尺寸一致性好，而且加工效率高，值得推廣使用。
3. 加工螺紋軸套需要注意的問題
?。?）加工棒料的選擇：在B0204 精密數(shù)控縱切車床上加工螺紋軸套，最好使用易切鋼，且應(yīng)選擇直線度在0.1 mm/m以內(nèi)，圓度在0.02 mm以內(nèi)的銀亮鋼棒料或磨光棒料。加工此螺紋軸套所用的易切鋼牌號(hào)為Y40Mn。因精密數(shù)控縱切車床上的刀具相互距離較近，切屑極易纏刀，而易切鋼的切屑為碎屑，不易纏刀，且易切鋼具有潤(rùn)滑刀具的作用，能延長(zhǎng)刀具的使用壽命。若使用其他種類的棒料，建議使用高壓油泵噴射冷卻油裝置，吹掉切屑，以免切屑纏刀。
?。?）加工刀具的選擇：B0204 精密數(shù)控縱切車床上所用精密刀具一般有12 mm×12 mm×120 mm和φ 20 mm×120 mm兩種機(jī)夾刀具，以及小型整體硬質(zhì)合金刀具等，從使用經(jīng)驗(yàn)來看，日本的京瓷精密刀具價(jià)格適中，且性價(jià)比較高。小型整體硬質(zhì)合金刀具，如精密螺紋刀、精密鏜孔刀等選擇山特維克可樂滿的刀具為好，該刀具使用壽命長(zhǎng)，值得選購(gòu)。另外刀具加工了一定數(shù)量的零件后，即使刀具還沒有損壞，也要及時(shí)更換，不然加工過程中刀具損壞后，極有可能殃及其他刀具。另外，銑削3個(gè)軸向外圓槽和加工φ 6H7孔時(shí)，必須使用合金鋸片銑刀和小型整體硬質(zhì)合金鏜孔刀，否則無法滿足工藝要求。
?。?）加工中需要的專用量具：加工案例中的內(nèi)孔槽以及1∶10特殊錐螺紋，需要使用專用內(nèi)孔卡尺和專用通止錐螺紋環(huán)規(guī)進(jìn)行測(cè)量。
（ 4）加工夾具與切削參數(shù)的選擇：①根據(jù)B0204 精密數(shù)控縱切車床所具有的特性以及案例圖樣的精度要求，選擇無導(dǎo)套加工（零件長(zhǎng)度小于45mm），無導(dǎo)套加工比有導(dǎo)套加工精度高一些。同時(shí)自動(dòng)送料機(jī)要根據(jù)其功能和零件棒料伸出主軸的長(zhǎng)度，設(shè)置足夠的推力，否則將產(chǎn)生送料不到位現(xiàn)象。②加工此螺紋軸套時(shí)，應(yīng)特別注意車削M7內(nèi)螺紋和攻M2.5內(nèi)螺紋切削參數(shù)的正確選擇，車削M7內(nèi)螺紋，主軸轉(zhuǎn)速選擇1 000 r/min，切削速度20～22mm/min，切削進(jìn)給量0.5 mm/r，切削次數(shù)不少于8次，M10螺紋的切削次數(shù)也不能少于8次。在攻M2.5內(nèi)螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速選擇900 r/min，切削速度6～7mm/min，切削進(jìn)給量0.45 mm/r，切削次數(shù)不少于6次。