淺析半圓弧凹表面的數(shù)控加工

盧海濤

摘 要：當(dāng)今的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)在機(jī)械加工部門占有非常重要的地位，是柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、自動化工廠（FA）的基本構(gòu)成單位。隨著我國數(shù)控機(jī)床應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，努力提高數(shù)控加工技術(shù)水平已成為推動我國數(shù)控技術(shù)制造業(yè)中應(yīng)用與發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，該文淺析了軸類回轉(zhuǎn)零件中半圓弧凹表面部分的數(shù)控車床加工，首先對零件進(jìn)行工藝分析、刀具設(shè)置及程序編制，然后在數(shù)控車床運(yùn)行成功，最終成批量的進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，不管是從理論上進(jìn)行分析，還是在生產(chǎn)中實(shí)踐中，都收到良好的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工 半圓弧凹表面 工藝措施

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0081-02

1 半圓弧凹表面的軸類零件工藝分析

隨著我國數(shù)控機(jī)床應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，努力提高數(shù)控加工技術(shù)水平已成為推動我國數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)中應(yīng)用與發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，在數(shù)控加工過程中，如果數(shù)控機(jī)床是硬件的話，數(shù)控工藝和數(shù)控程序相當(dāng)于軟件，兩者缺一不可。

圖1所示為帶有半圓弧凹表面的軸類回轉(zhuǎn)零件，毛坯尺寸為φ62mm×60mm。毛坯材料為1Cr18Ni9Ti。

在數(shù)控車削加工之前首先要進(jìn)行工藝分析，其主要內(nèi)容有：分析零件圖紙，確定工件在車床上的裝夾方式，各表面加工順序和刀具的進(jìn)給路線以及刀具夾具和切削量的選擇等。對于半圓弧凹表面的數(shù)控加工，當(dāng)進(jìn)行粗加工時(shí)我們可以根據(jù)具體情況，靈活選用不同形式的切削路線，圖2切削路線為半圓弧凹表面的不同加工路線，其a為同心圓形式，b為等徑圓弧（不同圓心形式），c為臺階形式，d為階梯形式。

不同形式的切削路線有不同的特點(diǎn)，了解他們各自的特點(diǎn)有利于合理安排其走刀路線，先對上述幾種路線進(jìn)行分析。

（1）程序段數(shù)最少是a和b，且刀具只能用圓弧刀或小角度的尖刀。

（2）走刀路線最短為階梯形式，其依次為b、c。

（3）計(jì)算和編輯最簡單的為等徑圓形式（可利用程序循環(huán)功能）其依次為a、b、c。

（4）金屬切削率和切削力分布最為合理的為c。

（5）精車余量最均勻的為同心形式。

首先進(jìn)行工藝分析：該零件表面為圓柱、圓錐、圓弧凹表面等組成，其中直徑尺寸有精確的要求，零件材料為不銹鋼，牌號為1Cr18Ni9Ti，由于不銹鋼有塑性大、韌性高、粘附性強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)低等特點(diǎn)，尤其是不銹鋼的高強(qiáng)度和高溫硬度高，所以相應(yīng)的切削力、切削熱也大，根據(jù)切削不銹鋼的特點(diǎn)（1）選用硬度高、抗粘附性好、強(qiáng)度高的刀具材料，如YW1、YW2硬質(zhì)合金。（2）選用抗粘結(jié)合散熱性能較好乳化液（10%～30%），以降低切削熱和切削力提高刀具壽命，（3）選用較小的背吃刀量和較低的切削速度，背吃刀量大于前道工序留下的硬化層的厚度（4）選用功率較大的機(jī)床，并盡可能的提高機(jī)床、工件、刀具系統(tǒng)的剛性，根據(jù)以上特點(diǎn)，首先進(jìn)行刀具設(shè)置，T01為機(jī)夾外圓車刀（YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位）；T02為60°硬質(zhì)合金機(jī)夾尖刀；T03為機(jī)夾式硬質(zhì)合金粗車圓弧刀；T04為可轉(zhuǎn)位圓弧精車刀。

通常上述分析可來采取以下幾點(diǎn)工藝措施：

（1）凹圓弧底徑不便測量，可以采用兩針測量法，測量時(shí)所用的兩根圓柱形量針是量具廠專門制造的，測量時(shí)把兩根量針放置在兩側(cè)對應(yīng)的凹圓弧槽中，用千分尺量出兩邊量針頂點(diǎn)之間的距離，這種測量的方法是比較精密的測量方法，量針直徑與凹圓弧的直徑相差只在0.02mm～0.06mm之間，可以選擇A表面為外圓基準(zhǔn)面，通過控制A表面的尺寸已達(dá)到半圓弧凹表面的低徑尺寸的要求。選B表面為端面基準(zhǔn)面，用精車圓弧車刀車削B表面，A表面和半圓弧凹表面，這樣可以滿足端面到凹圓弧中心線的距離，而且精度準(zhǔn)確。

（2）確定加工順序和進(jìn)給路線：按先粗后精，由近到遠(yuǎn)，從大到小的原則，先用機(jī)夾式硬質(zhì)合金外圓刀粗車端面，用硬質(zhì)合金尖60°尖刀車圓錐表面，外圓和粗車凹圓弧，再利用硬質(zhì)合金粗車圓弧刀切削凹圓弧，最后用機(jī)夾式成形圓弧刀精車凹圓弧。

（3）確定裝夾方案：采用三爪自定心卡盤定心夾緊。

（4）對圖樣上給定的有公差要求的尺寸，編程時(shí)取上偏差和下偏差的平均值，在設(shè)定刀具偏置量時(shí)，可采用試切削對刀法，首先用外圓偏刀試切外圓和端面，并輸入刀補(bǔ)值，然后進(jìn)行尖刀的對刀過程，特別需要說明的是圓弧刀的對刀方式，當(dāng)圓弧刀輕輕接觸A表面時(shí)在刀補(bǔ)頁中輸入直徑值，當(dāng)圓弧刀輕輕接觸B表面時(shí)在刀補(bǔ)頁中輸入Z為零，在編程時(shí)圓弧刀車削程序段中其編程尺寸依據(jù)對刀過程中的對刀點(diǎn)而定。

2 數(shù)控加工程序編制與加工

以大連機(jī)床廠的FANUC-Oi數(shù)控車床為例，程序編制見表1零件圖的加工程序。

該程序已經(jīng)試運(yùn)行成功，不管是零件的尺寸精度和位置精度，還是零件的表面光潔度和粗糙度都能達(dá)到圖紙的要求。按照圖紙要求底徑尺寸應(yīng)為φ49.96mm～φ49.98mm，經(jīng)計(jì)算得A表面的直徑應(yīng)控制在φ58.97mm～φ58.95mm之間，經(jīng)測量零件中A表面的直徑為φ58.97mm（與編程尺寸相同）時(shí)，那么可以算出圓弧底徑為D=55-5.04=49.96mm，在零件加工中，可以通過控制A表面的尺寸達(dá)到圓弧底徑尺寸的要求。車削圓弧凹表面通過粗車---半精車----精車的加工過程， 由實(shí)際生產(chǎn)可知，用這種加工工藝方法進(jìn)行車削，能大大地提高生產(chǎn)效率， 而且精車圓弧刀和半精車圓弧刀的刀具壽命也得到延長，經(jīng)過實(shí)踐可知一個(gè)精車圓弧刀刀片可以連續(xù)生產(chǎn)100～150件。

3 結(jié)語

在數(shù)控車床加工零件，必須根據(jù)零件圖的要求，針對不同的毛坯材料，選擇正確的加工工藝，合適的刀具，才能提高生產(chǎn)效率高、保證加工精度、穩(wěn)定加工質(zhì)量。這是機(jī)械加工生產(chǎn)永恒不變的追求。

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