以地鐵構(gòu)架牽引座內(nèi)側(cè)孔加工為例，介紹一種使用螺旋分層銑削方法加工懸伸薄壁件的方案，通過分析技術(shù)難點，選擇合適的工裝夾具、刀具及加工參數(shù)，解決了加工過程中的振動和進(jìn)刀難題，滿足了工藝要求。
1 序言
A型地鐵構(gòu)架相對于其他地鐵車型較為復(fù)雜，該類車型牽引座（見圖1）是懸伸薄壁件，局部加工要素結(jié)構(gòu)剛性差、精度要求高，以加工牽引座內(nèi)側(cè)孔難度最大，現(xiàn)場沒有相應(yīng)的加工經(jīng)驗和適合的生產(chǎn)條件。本文以上海軌道交通18號線為例，對其牽引座內(nèi)側(cè)孔加工技術(shù)難點進(jìn)行分析，確定合理的工藝方案，運用螺旋分層銑削方法加工懸伸薄壁件，從而有效保證產(chǎn)品加工質(zhì)量和效率。
圖1 牽引座
2 加工技術(shù)難點分析
A型地鐵構(gòu)架牽引座內(nèi)側(cè)孔加工技術(shù)難點如下。
1）牽引座為懸伸薄壁件，加工時剛性差、振動大。中42mm內(nèi)側(cè)孔加工時存在振刀現(xiàn)象，導(dǎo)致孔表面加工質(zhì)量差，合格率僅60%左右，不能滿足加工要求。
2）牽引座中42H8孔精度高，加工時使用4把刀具，耗時較長。由于孔加工部位空間狹小，因此現(xiàn)有刀具沒有足夠的進(jìn)刀空間。下刀空間L1=386.5mm，附件頭寬度L2=205mm，2塊筋板距離L3=180mm，現(xiàn)有刀柄最小長度L4=40mm，L2+L3+L4=425mm>L1(下刀空間)。
3）新型刀具無相應(yīng)加工經(jīng)驗。若采購新型刀具解決進(jìn)刀空間問題，現(xiàn)場沒有相關(guān)加工經(jīng)驗，則難以確定最優(yōu)的進(jìn)刀方式和切削參數(shù)來保證加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
3 解決方案
3.1難點
1）解決方案
由于牽引座屬于薄筋板，在兩個筋板之間增加一個可調(diào)節(jié)的支撐桿（見圖2），可以改善牽引座加工時的剛性，減少φ42mm內(nèi)側(cè)孔加工時的振刀現(xiàn)象，保證孔的表面加工質(zhì)量（見圖3），孔內(nèi)表面的表面粗糙度100%滿足圖樣要求。
圖2 支撐桿
圖3 孔的表面加工質(zhì)量
3.2 難點
2）解決方案
（1）解決進(jìn)刀問題 聯(lián)合工藝人員分析設(shè)計圖樣，聯(lián)系刀具廠商，針對中42H8內(nèi)側(cè)孔加工制作專用接長刀具，刀柄和刀桿為一整體，接刀桿（見圖4）和接刀頭增加定位銷（見圖5），便于定位緊固，確定刀桿直徑D=32mm，刀頭可拆卸，其中刀柄與刀桿長度L4=130mm，刀頭長度L5=95mm，L2+L4=335mm<L1(下刀空間386.5mm)，可以滿足下刀加工條件[1]。
圖4 接刀桿
圖5 定位銷
（2）減少刀具數(shù)量 兩個接刀頭長度均設(shè)計為L5=95mm，刀頭可拆卸，刀頭也有一個定位鎖緊銷，以增強(qiáng)緊固。使用2把刀具（見圖6）即可完成對φ42H8內(nèi)側(cè)孔的加工，其中1把為直徑32mm方肩銑刀，另1把為直徑42mm精鏜刀。與工藝方案改進(jìn)前相比，會減少使用2把刀具，只需要手動更換2次刀具。
圖6 加工刀具
3.3 難點
3）解決方案
（1）選擇最優(yōu)進(jìn)刀方式 將接長刀桿直徑確定為D=32mm，采用螺旋分層銑削（見圖7）加工方式[2]。首先，使用1把直徑32mm方肩銑刀，采用更優(yōu)的螺旋分層銑削進(jìn)刀加工方式，螺旋銑削加工完成之后留0.4mm的精鏜孔余量，然后使用第2把直徑42mm精鏜刀直線插補(bǔ)進(jìn)刀進(jìn)行精鏜孔[3]。
圖7 螺旋分層銑削
（2）選擇最優(yōu)加工參數(shù) 經(jīng)過反復(fù)試驗，直徑32mm方肩銑刀選用進(jìn)給速度vf=200mm/min、轉(zhuǎn)速n=500r/min的加工參數(shù)加工時效果最好；直徑42mm精鏜刀選用進(jìn)給速度vf=15mm/min、轉(zhuǎn)速n=600r/min的加工參數(shù)加工時效果最好，孔的表面粗糙度、加工尺寸100%達(dá)到圖樣要求，加工效果如圖8所示。
圖8 加工效果
4 取得的成果
通過努力，成功地完成了基于懸伸薄壁件內(nèi)側(cè)孔的螺旋分層銑削方法攻關(guān)，并取得了以下成果。
1）提升了產(chǎn)品合格率。中42H8內(nèi)側(cè)孔表面粗糙度合格率由60%提升到100%，完全符合加工工藝要求。
2）提高了加工效率。工藝改進(jìn)后，加工刀具由之前的4把減少到2把，加工2個中42H8內(nèi)側(cè)孔時間縮短了18min/架。
3）降低了成本。工藝改進(jìn)后，加工中42H8內(nèi)側(cè)孔節(jié)約刀片成本13.64元/架。
4）技術(shù)推廣。螺旋分層銑削方法已推廣應(yīng)用于其他有類似A型地鐵牽引座中42H8孔結(jié)構(gòu)的車型。
5 結(jié)束語
本文以地鐵構(gòu)架牽引座為例，分析并解決了懸伸薄壁件加工內(nèi)側(cè)孔的工藝難點和質(zhì)量控制難點，通過螺旋分層銑削技術(shù)攻關(guān)，確保構(gòu)架加工后符合圖樣技術(shù)要求，提高了加工效率，為后續(xù)同類型產(chǎn)品加工提供了制造經(jīng)驗。
