电加工法改制系列空心环切铣刀方案

作者：刘聪俐　梁　兵 刘红德　高新平

单位：河南森源鸿马电动汽车有限公司　河南平原光电有限公司

来源：《金属加工（冷加工）》2019年第８期

1.存在的问题

电器箱体型腔内常铸造有几组圆台，用于安装印刷线路主板，由于铸造误差和加工累计误差，数控加工的安装螺孔与铸造圆台不同心现象较多，如果螺孔与圆台偏心较大，会导致印刷线路连电短路。通常采用：①分层铣削圆台外围，去除偏心多余部分。②如果圆台接近型腔侧壁，则用电脉冲方法找正、清理圆台偏心部位。以上方法加工效率较低，还会出现细高圆柱体铣削折断和铸件夹砂电脉冲不导电等问题。

用电加工法改制空心环切棒铣刀，保证铣刀沉孔与圆台直径相等、同轴。数控机床执行G83啄钻指令，棒铣刀底齿铣削圆台周圈，将与螺孔偏心的多余部分清除。

如图1所示，该零件是铸造铝合金电器箱体，型腔内有29处圆台，分别是25×φ7mm，台高10 mm，2×φ5 mm，台高10 mm，2×φ4 mm，台高6 mm。其中φ4 mm、φ5 mm圆台刚性差，分层周圈铣效率低、易折断，9处φ7 mm圆台距离型腔侧壁较近，不能选择周圈铣。 

2.解决方案

设计制作不同电脉冲纯铜电极，采用电加工法改制各类空心环切铣刀。

（1）考虑电极放电间隙，制作纯铜T2电极，按φ3.6mm，长30mm，按图2加工高速钢改制棒铣刀Ⅰ，保证电加工孔φ4mm，深8mm，与铣刀杆φ12mm同轴。

如图1所示，数控机床执行G98 G83啄钻指令，铣刀底齿铣削2×φ4mm圆台，台高6mm，将圆台与螺孔偏心的多余部分清除。

（2）考虑电极放电间隙，制作纯铜T2电极，按φ6.5mm，长35mm，按图3加工高速钢改制棒铣刀Ⅱ。

先用双顶尖定位磨制外圆φ6mm，保证与铣刀头φ12mm同轴，再用电极粗、精加工沉孔，保证电加工孔φ7mm，深12mm，与铣刀杆φ6mm同轴。

加工图1中右下部4处接近型腔侧壁的φ7mm圆台时，数控机床先设定远离型腔沿口10mm，Z轴G00快速下降到铣刀底齿高于圆台顶面2mm处停止，执行指令G01，刀具按X或Y方向慢速移动到φ7mm圆台正上方。此时数控机床执行G99 G83啄钻指令，G83指令加工圆台结束后，铣刀返回到R参考平面（即铣刀底齿高于圆台顶面2mm处），再执行G01，刀具按X或Y方向慢速移动远离型腔沿口，最后执行Z向G00，快速抬刀。

因为圆台中心距型腔沿口最近距离为4mm，型腔内部较大，圆台中心距型腔内侧壁最近为8mm，所以改制的铣刀杆φ6 mm和铣刀头φ12 mm不会与零件侧壁发生碰撞。此时禁止使用G98指令，因为钻孔结束后，铣刀要快速返回到起始平面，铣刀头φ12 mm将与型腔沿口发生碰撞，造成零件报废、刀具损坏。其余21处φ7 mm圆台中心距型腔沿口大于6 mm，数控机床可以执行G98 G83啄钻指令，将圆台与螺孔偏心的多余部分清除。 

（3）按图4电加工高速钢改制棒铣刀Ⅲ。首先用线切割加工台阶面，保证尺寸1.2 mm、 12 mm、 4 mm及45°。考虑电极放电间隙，制作粗加工纯铜T2电极，按φ4.5 mm、长35 mm，加工U形槽，再按图5考虑电极放电间隙，制作倒锥度纯铜T2电极，精加工倒锥U形槽，圆弧φ5 mm与刀杆φ12 mm同轴。 将空心环切刀具加工成倒锥形孔是为了减小刀具孔壁与圆台柱面的摩擦力，防止细长圆台摩擦发热折断。 

图3中φ7 mm，深12 mm沉孔也可以加工成倒锥形。因为孔较大，可以先按图3加工直孔，再用图6的电极插入到孔底，按X、Y坐标各移动加工±0.35ｍｍ，即可以加工成孔底φ7.5 mm，孔口φ7 mm的倒锥孔。在实际使用中，φ7 mm、深12 mm直孔改制刀具，能满足加工要求，φ7 mm圆台没有出现折断现象。 

3．改进效果

铸造铝合金电器箱体零件，改进前采用分层周圈铣削圆台和电脉冲找正加工型腔内29处圆台，合计加工时间210min；改进后使用改制刀具，数控机床采用啄钻方法加工型腔内29处圆台，加工时间12min，提高效率17.5倍。

 

4.应用及拓展

改制的空心环切铣刀适用于深腔铣圆台和接近型腔侧壁的圆台加工，也可以铣较深的环形槽。

如图7购置通用带底齿的T形刀，按需要电加工φ72mm沉孔，按需要磨床改制φ78mm外圆，改制后可以铣削φ78mm，宽3mm，深9mm的环形槽。

如果有磨刀机，可按图8用高速钢加工成型，左端局部淬火，用磨刀机底齿开刃，即可轴向切削使用。

改制的系列空心环切铣刀通过实际应用，切削效果良好，刀具改制时间短、成本低，适用于单件小批量新品研制阶段应急临时改制使用，解决了购置专用铣刀成本高、周期长的问题。

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