摘要：单位现有C41-750B空气锤是1994年5月投入使用，C41-750B空气锤一直承担重要产品的生产任务，每年的生产任务也比较繁重，往复连续锤击砧座的次数太多，震动负荷也较大，使用时间较长。导致砧座疲劳破裂，造成停产。该设备生产任务紧，单位要求及时修复，快速恢复设备生产功能。砧座与床体使用燕尾槽连接。本文主要阐述大型燕尾的生产加工工艺创新方法，在没有成形燕尾槽刀具的情况下，生产加工空气锤砧座上大形燕尾槽，通过生产加工工艺改进，在三轴立式加工中心，使用粗镗刀实现燕尾槽和燕尾块的生产加工。
关键词：空气锤；砧座；数控立式加工中心；粗镗刀；燕尾块
C41-750B空气锤砧座是该设备重要的基础件，砧座外型尺寸500mm×500mm×130mm，如（图1）所示。因使用时间较长，每年的生产任务也比较繁重，往复连续锤击砧座的次数太多，震动负荷也较大，导致砧座疲劳破裂。由于该设备生产任务紧，单位要求及时修复，快速恢复设备生产功能。联系生产厂家加工生产，价格比较昂贵，且生产加工周期较长，为使空气锤快速恢复正常使用，决定由车间生产制造。主要是燕尾槽的加工存在难度，常规燕尾槽和燕尾块的加工方法有很多，使用成型燕尾槽刀具直接生产加工，一次性成型加工就可以实现。有刨床多次除料修正实现燕尾槽的生产加工。也有用万能铣床通过主轴倾斜相同角度实现生产加工。也可以用线切割生产加工等。因砧座外形尺寸限制，经多方论证和分析研究，决定在三轴立式加工中心，使用粗镗刀实现燕尾槽和燕尾块的生产加工。
图1 产品图纸
41-750B空气锤下砧座材质为HT200灰口铸铁，含碳量较高（2.7-4.0%），碳主要以片状石墨状态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（1145-1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性能好。由于该砧板外形尺寸较大，使用相同材料制作，需外委厂家生产，经多方联系厂家，存在原材料不具备或铸造困难等问题，即使条件具备，但是生产周期较长，且制造成本较高。单位决定找其它材料替代HT200灰口铸铁，由于空气锤砧座需要有足够的强度和硬度。经讨论研究决定毛坯材料选择使用炮钢（PCrNi3MoVA）锻造加工，不允许折叠锻造。根据图纸尺寸要求，外形锻造尺寸540mm×540mm×150mm，调质热处理考虑砧座的使用性能和加工要求，调质热处理后硬度要求为HRC45-48。
41-750B空气锤下砧座，按照图纸要求整体加工难度要求不高，关键是高度58毫米两侧7.5度燕尾块加工，没有成形刀具，普通燕尾槽（块）的加工，特别是小型标准燕尾槽（块）的加工，选择成型燕尾槽刀具，如（图2）所示，可实现一次成型完成加工生产。本工件由于燕尾槽形状的限制，没有现成刀具，需要定制，而且周期也比较长，定制成本也比较高。
3.1刀具选择的原则是：
要求刀具的铣削刀刃平行于机床工作台表面，将加工余量彻底去除，保证已加工面与支撑表面相接一致。
要求所选刀杆要有足够的刚性和强度，选择适用于各种工序的长度最短的刀杆。刀杆的长度越大，刚性和强度越差，其弹性变形越大，加工时产生的误差也越大。
由于热处理后硬度要求为HRC45-48，所以要求刀具要有较强的硬度和强度，保证切削加工顺畅，且保证已加工表面光洁度较高。
根据图纸要求，虽然燕尾块高度有58毫米，燕尾块的斜度7.5度。燕尾块最大铣深H=85×TAN(7.5)=11.2毫米，选用平底粗镗刀实现加工生产燕尾槽，经过大家的反复讨论、研究，从理论上分析、论证。只要程序编制合理、正确是可以实现生产加工。能满足使用要求，最后确定选用平底粗镗刀进行试制。
选择刀柄短而直径较大的刀杆，且刀头伸出刀杆外径的距离大于燕尾槽的最大加工深度。保证刀杆与工件不会碰撞。选择加工刀具，BT50一体式粗镗刀杆，直径为72毫米，装刀孔为20×20毫米，选择刀柄为19×19毫米的刀柄，刀片为三棱硬质合金（刀尖圆弧半径为0.4毫米），刀尖到刀杆外侧距离大于燕尾槽最大深度H，用对刀块确定粗镗刀的中心半径R,保证刀杆不会与工件接触。使用对刀块对刀具直径为80毫米，作为加工刀具的直径，如（图3）所示。
图2 普通成形燕尾槽刀具
图3 普通粗镗刀
4.1 粗加工
锻造毛坯粗加工，由于锻造毛坯各个表面都不规则，首先，选择（CK5116)立式车床车削加工上下表面，其中第一面为工作平面基准，另一面为连接面，要求第一面已加工工作平面面积大于500mm×500mm,保证工作平面满足500mm×500mm无黑皮。再翻转车削加工另一平面。保证砧板厚度尺寸135mm,作为加工粗基准平面。
4.2 基准面磨削加工
在M7163X16L立柱移动式平面磨床上，将粗基准平面作为基准，固定在磨床工作台表面，将已加工表面磨平，作为精加工基准平面。
4.3 外形尺寸加工
在TK6411B卧式镗铣床上，加工四个侧面，保证外形尺寸500mm×500mm，同时φ30mm钻头打直径2—φ30深60mm吊装孔。
4.4 燕尾槽成形精加工
精加工燕尾槽选择加工设备，（如图1）所示，由于工件的外形尺寸为500×500毫米，精加工选择在VMC1250立式加工中心完成，VMC1250立式加工中心工作台面1500×900毫米，工作行程1250×800毫米，满足该产品的外形尺寸500×500毫米，直接用大压板压紧固定机床工作台表面，如（图4）所示，用百分表找正前端面。在立式加工中心铣削上表面保证厚度130毫米。立式加工中心加工58毫米凸台，保证凸台尺寸153.2毫米，150.5毫米，75.96毫米。加工两侧燕尾，保证7度30分。周边倒角5×45度。
图4 产品加工示意图
5.1 左侧燕尾槽加工程序
设定工件上表面中心为编程原点O,设备采用西门子802D系统，根据图纸要求进行程序编制，先编制加工左侧燕尾块程序。由于刀具选择硬质合金刀片，刀尖圆弧半径为0.4毫米，依据切削三要素：切削速度、进给速度和切削深度。其中对切削加工影响最大的是切削速度，其次是进给速度，最后是切削深度。根据刀片提供参数，选择刀杆转速为800r/min,进给速度f=800r/min×0.1mm/齿 r×1齿=80mm/min，进给深度设定为每次0.2mm。
G54 G90 G64 G0 Z200 （选择坐标基准G54）
S800M3 （正转转速800r/min）
X-115.96 Y260 （刀具进刀点）
R1=0 （参数值）
M8F80 （冷却液开，进给速度80mm/min）
BB:
Z=R1 （切削深度）
X=-R1×TAN(7.5)-115.96 （X轴方向进给值）
G1Y-260 （出刀点）
G0X-120 （X轴退刀点）
Y260 （返回到进刀点）
R1=R1-0.2 （每次进刀深度）
IF R1>=-58 GOTOB BB （循环指令）
G0Z200 （Z轴退刀位值）
M09 （冷却液停）
M30 （程序结速）
5.2 编制加工右侧燕尾块加工程序
G54 G90 G64 G0 Z200 （选择坐标基准G54）
S800M3 （正转转速800r/min）
X117.34Y260 （刀具进刀点）
R1=0 （参数值）
M8F80 （冷却液开，进给速度80mm/min）
BB:
Z=R1 （切削深度）
G1X=R1×TAN(7.5)+114.484Y-252（斜槽加工）
G0X120 （X轴退刀点）
X117.34Y260 （返回到进刀点）
R1=R1-0.2 （每次进刀深度）
IF R1>=-58 GOTOB BB （循环指令）
G0Z200 （Z轴退刀位值）
M30 （程序结速）
生产加工完毕，请理化检测探伤组人员，进行磁粉探伤，测试内部有无裂纹，经工作人员检测没有发现内部存在裂纹。经车间检验人员对砧板进行所有尺寸检验，各尺寸均与图纸相符。
通过对大型燕尾块加工工艺方法的改进，不仅保证了产品的生产进度和产品的质量，且保证了设备快速修复，更快的投入生产。也节省了燕尾槽刀具定制的费用，解决了大型燕尾块的加工难题，同时，也提高生产人员创新能力，拓展员工的创新思路。为以后复杂零件的生产加工奠定了坚实基础。
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