清根具有开槽与清根功能的铣头的研制开槽

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针对液体火箭发动机喷管冷却槽加工精度难以保证、效率低等问题，基于开发的加工技术和系统，研制了具有开槽清根功能的铣头，通过调用自动开槽清根程序对零件进行加工。在实际生产过程中，实现了自动化加工，加工出的喷嘴槽宽、槽深、深度尺寸误差控制在公差范围内，提高了零件合格率，加工效率提高30%。
喷管作为液体火箭发动机的关键部件，具有壁薄、槽多、母线复杂等特点，难以保证各槽加工精度的一致性。
为了提高喷嘴加工的效率和质量，开发了具有开槽和清根功能的铣头，有效解决了开槽数量多、加工效率低、加工精度低等问题。
1.工件的加工特性
图1中的圆锥形旋转体是待加工的物体，在圆柱面上需要加工数百个宽度只有几毫米的凹槽。坡口上部开口，下部不开口，但要求是清根坡口，只能用小直径圆柱端铣刀加工，但刀具直径太小，刚性差，切削条件不好，加工效率低，远远不能满足生产要求。针对这种情况，开发了具有开槽和清根功能的铣头，很好地解决了这一问题。铣头上装有两套独立的主轴，分别夹紧圆盘铣刀和圆柱端铣刀。加工时，用圆盘铣刀开槽，但槽下部剩余高度的一小部分不能加工。此时，将铣头旋转180°，用圆柱端铣刀加工出剩余高度，如图1所示。两种刀具的组合可以充分发挥盘形铣刀效率高、圆柱端铣刀清根的优点。在图1中，从开槽铣刀的中心到联接体的中心线的距离L1等于从清洁铣刀的轴线到联接体的中心线的距离L2。当工件的锥度或外母线的曲率发生变化时，可以通过调整轴线a的角度来改变电主轴的轴线方向，实现正常加工。

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图1铣头加工示意图
2.铣头的结构特点
1)铣头包括三个单元，即耦合体、t形铣头体和电主轴座，耦合体单元包括耦合体和c轴蜗杆副；t型铣头单元包括铣头本体、锥齿轮副、双头螺钉、夹爪、主轴、拉销、传动轴、轴承套、定位装置、刀杆、开槽铣刀等。电主轴基座单元包括电主轴基座、A轴蜗轮副、电主轴、清根铣刀等。

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图2铣头结构
1-清根铣刀2-电主轴3-电主轴底座4-A轴蜗轮副5-铣刀头体6-双头螺钉7-夹爪8-主轴9-拔钉
10-刀杆11-垫片12-开槽铣刀13-定位装置14-轴承套15-c轴蜗轮副16-传动轴17-联轴器体18-锥齿轮副
t形铣头体与联接体串联，可绕联接体轴线旋转360度。电主轴底座与T形铣头体的一端串联，也可以绕T形铣头体的另一轴线旋转360度。T型铣头绕C轴旋转时，可保证电主轴轴线与开槽铣刀中心线在0°和180°位置完全重合。
2)开槽铣刀主轴具有手动夹紧功能。由于电主轴座的存在，无法实现传统的主轴通过螺钉从主轴尾部拉紧手柄的轴向手动夹紧方式。如图4所示，径向手动夹紧机构在主轴上有一个径向圆柱孔，孔内安装有拉爪。爪的主要特点是整个零件加工完成后，需要沿轴线切成对称的两半，在两半上加工不同旋转方向的螺孔，其他形状和尺寸完全相同。将两半分别拧在双旋转双头螺栓上，组装后装入主轴孔内。双头螺栓轴向固定，只能旋转，不能轴向移动。当双头螺栓旋转时，拉爪的两半将同时沿着螺栓的轴线相向移动。当两个半爪之间的距离变小时，拉爪的孔变小，拉钉在锥面的作用下被拉到主轴尾部。由于拉销拧紧在刀柄上，相当于刀柄向主轴尾部的位移，保证了刀柄的锥面与主轴的锥面紧密接触，从而达到夹紧的目的。