雙刃鏜銑刀在V形端面環槽加工中的應用

作者：周俊堂

單位：中石化石油工程機械有限公司第四機械廠

來源：《金屬加工（冷加工）》2017年第17期

1.問題的提出

如圖1所示,是一種採用八角形金屬墊環法蘭聯接的，具有V形端面環槽密封結構的螺柱式三通石油輸送用產品，最高承載壓力138MPa。將八角形金屬墊環安裝在法蘭面的V形端面環槽內，當擰緊聯接螺栓時，軸向壓縮金屬墊環與上下V形環槽斜面貼緊，產生塑性變形，形成一環狀密封帶，建立起初始密封。系統升壓後，在輸送介質壓力的作用下，金屬墊環徑向擴張，金屬墊環與V形環槽的斜面更加貼緊，產生自緊，從而起到密封的作用，這是石油天然氣工業中的井口裝置和採油樹上常用的一種密封方式。該產品需要在端面上加工出3個大端直徑119mm、寬度15.36mm、深度7.5mm以及23°斜面的V形密封環槽，如圖2所示。迴轉類產品的常見加工方法為在數控車床上採用端面切槽刀進行車削完成，而非迴轉類產品上的V形環槽加工則需要在卧式加工中心機床上配合數控鏜頭鏜削完成，或者採用與V形槽斜度匹配的成形棒銑刀銑削完成。如果是大尺寸產品，就會受制於機床主軸轉速或刀具旋轉速度，造成加工線速度低，很難保證V形環槽密封表面粗糙度Ra=0.8ｕｍ的要求，並且加工效率較低。

圖 2

2.雙刃鏜銑刀的實際加工應用

為解決現有技術方案中，機床主軸轉速以及刀具旋轉速度造成加工線速度低，難保證V形環槽密封表面粗糙度Ra=0.8ｕｍ要求，以及加工效率較低的問題，採用SANDVIK刀具公司推出的SpiroGrooving雙刃鏜銑刀來加工V形端面環槽，並制定以下技術方案：

（1）加工機床的選擇與刀具的配置。①在具有X、Y、Z三軸以上的數控銑床或加工中心機床上加工端面V形環槽。②加工前要求調整各數控伺服軸的反向間隙，以降低由於圓弧插補時象限誤差對加工產品的圓度形狀公差造成的影響。③槽加工刀具選擇SANDVIK刀具公司推出的SpiroGrooving雙刃鏜銑刀，如圖3、圖4所示。此刀具匹配該公司的CoroBore?XL鏜削系統介面，刀體採取可調式雙刃切削頭支持座體的結構，刀具旋轉直徑可調，可覆蓋較大的加工直徑範圍。④在刀片安裝座體的設計上使其外刀刃外側斜度與端面V形環槽外壁斜度23°相符，內刀刃內側斜度與端面V形環槽內壁斜度23°相符。

圖 3

（2）刀具預調。如圖5所示，在刀具預調儀上調整雙刃鏜銑刀內、外刀刃刀尖的旋轉直徑，使其與端面V形環槽的中心直徑PD=φ103.64mm相一致。兩個刀尖的軸向高度須保持一致。

圖 5

（3）V形端面環槽的粗、精加工。使用數控宏程序控制機床、雙刃鏜銑刀，轉速s=600mm/min、進給速度vf=200mm/min，X、Y、Z各軸聯動按照錐形螺旋式進給軌跡（見圖6b）進行V形環槽的粗加工，再以G03整圓圓弧插補進給軌跡進行V形環槽的精加工，精加工時確保雙刃鏜銑刀的內、外刀刃同時切削上端面V形環槽的內、外兩壁。由於整個切削過程採用的是螺旋式間歇進刀，刀具負荷小，從而切削輕快，通過間歇式進刀配合合理的斷屑槽形狀，使切屑排出能得到很好的控制。

3.結語

採用本方法進行端面V形環槽的加工，不但滿足了V形環槽密封表面粗糙度Ra=0.8ｕｍ的要求，而且縮短了整體加工時間，提高了加工效率。經計算得出，本方法的綜合加工效率是原有方法的3倍。

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