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数控车床改装成新型旋风切削复合机床

注塑机拉杆的环形槽是整个抱合结构的关键，环形槽的加工是拉杆生产过程中至

关重要的一环。设计新型旋风切削复合机床和专用刀具并应用到拉杆环形槽进行

加工，能有效地解决原先环形槽加工排屑差、生产效率低及安全生产得不到保证

的问题。

目前二板式注塑机由于其运动及动力特性合理、调模方便、合模刚性和精度

好、结构紧凑简洁及占地较少等优点，越来越成为市场的主流。二板机的调模动

作由抱合结构来完成，抱合螺母取代调模螺母。其中拉杆是整个注塑机的关键件，

将三板式注塑机调模螺纹改进为抱合环形槽，而环形槽的加工在整个拉杆生产工

艺中相对关键。

拉杆环形槽加工普遍都采用数控车床单刀切削，这样的加工工艺存在排屑差、

效率低等诸多问题，在当前工业领域高速发展情况下，高效率、高质量和低劳动

力的生产方法已是必然方向，基于这个趋势，本文将普通数控车床整体重新设计，

改装为新型旋风切削复合机床并设计专用刀具，通过在拉杆环形槽加工中的应用，

将问题有效地解决。

1.环形槽加工问题现状

拉杆需要在柱体外圆面上加工等距排列的环形槽，如图1所示。

图1拉杆外圆加工环形槽

单刀切削即将工件装夹至普通数控车床，采用普通槽刀在数控车床上进行数

控插补进给切削。在实际生产过程中，径向粗车时导致无法断屑，一次进给，整

个过程形成连续不断的长条铁屑。为防止铁屑缠绕工件、缠绕损坏刀具以及乱甩

伤人，需配辅助人员持长铁钩进行拉丝，为安全生产埋下了隐患；刀杆压刀片

长时间在槽刀排屑槽产生的连续铁屑作用下，厚度变薄强度下降，导致刀杆寿命

大幅度降低；槽刀产生的铁屑遮盖于槽刀上方，造成冷却液无法充分进入到切削

点，切削温度高导致刀具磨损加快，同时使加工精度降低，已加工表面产生残余

应力。

2.整体设备改装设计要点

对环形槽加工问题现状进行分析，设计新的加工方式替换原来的单刀切削。

通过资料比对，选择旋风铣铣削环形槽有下列优点：

高速切削加工时，形成安全性好的C形短切屑，带走大量的切削热量，保

证刀具寿命，减少传给工件的热量有助于降低零件热变形。随着切削速度提高，

切削加工时间和切削力减少，有利于对刚性差零件的切槽加工，同时降低加工成

本。从数控加工工艺上看，外旋风铣削数控编程简单，并且切削的精度也相对较

高。解决了多刀切削和高速切削的问题后，结合径向重载切削和一次装夹复合切

削是需要攻克的难点。

由于精车外圆需要，原有车床刀架必须保留。国内没有标准的径向重载切削

专用旋风切削复合设备设备，但国外进口成套设备价格昂贵，后期使用、维护费

用高。基于以上分析，最终方案采用现有普通数控车床改装成新型旋风切削复合

机床。

3.新型旋风切削复合机床结构特点

设计新型旋风铣专用铣削头以及刀盘刀具，并与原有设备CKW61125配套改

装使用来解决当前环形槽加工问题。

（1）确定机床整体的加工原理。图2所示为新型旋风切削复合机床。工作

过程为刀盘转动带动合金涂层成型刀片，采用高速切削；车床主轴带动工件慢速

旋转作为进给运动；旋风铣削头安装在车床拖板上，并在车床中拖板带动下进行

径向运动作为径向进给运动。

图2新型旋风切削复合机床模型

1.机床卡盘2.机床中心架

3.新型旋风铣专用铣削头4.拉杆

5.机床尾座顶尖6.机床床身

7.机床中拖板8.机床原刀架

（2）专用铣削头结构如图3所示。根据加工拉杆环形槽的实际情况，进刀

方向基本为机床的X轴，主要依靠径向切削，所以专用铣削头的主轴所承受的径

向切削力远远大于轴向力，因此，对主轴径向刚性载荷要求相对较高，合理设计

拉杆环形槽专用旋风铣主轴支承相关零件的结构形式，对实现精密铣削加工起着

关键的作用。

图3新型旋风铣专用铣削头模型

1.中心垫块2.刀盘3.交流电动机（变频调速）

4.电动机带轮5.壳体6.主轴带轮

7.润滑密封件8.主轴轴承9.主轴

10.专用铣削头（主要部件有底座）

优化设计的专用铣削头主轴结构如图4所示。优化后主轴前端采用圆锥孔双

列圆柱滚子轴承3182114C，后端采用圆锥滚子轴承30309一对组合支承。其中

圆锥滚子轴承组合主要用于