以地铁构架牵引座内侧孔加工为例，介绍一种使用螺旋分层铣削方法加工悬伸薄壁件的方案，通过分析技术难点，选择合适的工装夹具、刀具及加工参数，解决了加工过程中的振动和进刀难题，满足了工艺要求。

1  序言

A型地铁构架相对于其他地铁车型较为复杂，该类车型牵引座（见图1）是悬伸薄壁件，局部加工要素结构刚性差、精度要求高，以加工牵引座内侧孔难度最大，现场没有相应的加工经验和适合的生产条件。本文以上海轨道交通18号线为例，对其牵引座内侧孔加工技术难点进行分析，确定合理的工艺方案，运用螺旋分层铣削方法加工悬伸薄壁件，从而有效保证产品加工质量和效率。

图1　牵引座

2  加工技术难点分析

A型地铁构架牵引座内侧孔加工技术难点如下。

1）牵引座为悬伸薄壁件，加工时刚性差、振动大。中42mm内侧孔加工时存在振刀现象，导致孔表面加工质量差，合格率仅60%左右，不能满足加工要求。

2）牵引座中42H8孔精度高，加工时使用4把刀具，耗时较长。由于孔加工部位空间狭小，因此现有刀具没有足够的进刀空间。下刀空间L1=386.5mm，附件头宽度L2=205mm，2块筋板距离L3=180mm，现有刀柄最小长度L4=40mm，L2+L3+L4=425mm>L1(下刀空间)。

3）新型刀具无相应加工经验。若采购新型刀具解决进刀空间问题，现场没有相关加工经验，则难以确定最优的进刀方式和切削参数来保证加工效率和产品质量。

3  解决方案

3.1难点

1）解决方案

由于牵引座属于薄筋板，在两个筋板之间增加一个可调节的支撑杆（见图2），可以改善牵引座加工时的刚性，减少φ42mm内侧孔加工时的振刀现象，保证孔的表面加工质量（见图3），孔内表面的表面粗糙度100%满足图样要求。

图2　支撑杆

图3　孔的表面加工质量

3.2 难点

2）解决方案

（1）解决进刀问题  联合工艺人员分析设计图样，联系刀具厂商，针对中42H8内侧孔加工制作专用接长刀具，刀柄和刀杆为一整体，接刀杆（见图4）和接刀头增加定位销（见图5），便于定位紧固，确定刀杆直径D=32mm，刀头可拆卸，其中刀柄与刀杆长度L4=130mm，刀头长度L5=95mm，L2+L4=335mm<L1(下刀空间386.5mm)，可以满足下刀加工条件[1]。

图4　接刀杆

图5　定位销

（2）减少刀具数量  两个接刀头长度均设计为L5=95mm，刀头可拆卸，刀头也有一个定位锁紧销，以增强紧固。使用2把刀具（见图6）即可完成对φ42H8内侧孔的加工，其中1把为直径32mm方肩铣刀，另1把为直径42mm精镗刀。与工艺方案改进前相比，会减少使用2把刀具，只需要手动更换2次刀具。

图6　加工刀具

3.3 难点

3）解决方案

（1）选择最优进刀方式  将接长刀杆直径确定为D=32mm，采用螺旋分层铣削（见图7）加工方式[2]。首先，使用1把直径32mm方肩铣刀，采用更优的螺旋分层铣削进刀加工方式，螺旋铣削加工完成之后留0.4mm的精镗孔余量，然后使用第2把直径42mm精镗刀直线插补进刀进行精镗孔[3]。

图7　螺旋分层铣削

（2）选择最优加工参数  经过反复试验，直径32mm方肩铣刀选用进给速度vf=200mm/min、转速n=500r/min的加工参数加工时效果最好；直径42mm精镗刀选用进给速度vf=15mm/min、转速n=600r/min的加工参数加工时效果最好，孔的表面粗糙度、加工尺寸100%达到图样要求，加工效果如图8所示。

图8　加工效果

4  取得的成果

通过努力，成功地完成了基于悬伸薄壁件内侧孔的螺旋分层铣削方法攻关，并取得了以下成果。

1）提升了产品合格率。中42H8内侧孔表面粗糙度合格率由60%提升到100%，完全符合加工工艺要求。

2）提高了加工效率。工艺改进后，加工刀具由之前的4把减少到2把，加工2个中42H8内侧孔时间缩短了18min/架。

3）降低了成本。工艺改进后，加工中42H8内侧孔节约刀片成本13.64元/架。

4）技术推广。螺旋分层铣削方法已推广应用于其他有类似A型地铁牵引座中42H8孔结构的车型。

5  结束语

本文以地铁构架牵引座为例，分析并解决了悬伸薄壁件加工内侧孔的工艺难点和质量控制难点，通过螺旋分层铣削技术攻关，确保构架加工后符合图样技术要求，提高了加工效率，为后续同类型产品加工提供了制造经验。