在數控銑床上加工繩頭固定塊

■ 河北省遷安市首鋼礦山機械制造廠 （064404） 秦 濤

繩頭固定塊零件如圖1所示。毛坯為50mm鋼板氣割下料，外輪廓已經割成，φ60mm在鏜床或車床上加工完成，上下兩個端面不需要加工，需要在側面外輪廓上加工截面相同的半圓弧槽，圓弧槽用做纏繞鋼絲繩，然后用卡子把繩頭把牢，所以叫繩頭固定塊。本文討論的是外輪廓圓弧槽如何在發那科系統立式數控銑床上加工。

1. 加工工藝及刀具的確定

加工工藝一開始采用立式裝夾法，如圖2所示，需要兩次裝夾。采用成形刀具，經過加工試驗，二次裝夾定位不好，圓弧槽接刀效果不好，其次是效率低，且在切削過程中出現了刀具折斷現象，因此這種方法不可取。

再考慮臥式裝夾，如圖3所示，經過與用戶溝通，可以在工件上鉆一個工藝孔，利用工藝孔和φ60mm作為定位裝夾用，工件裝夾牢固可靠。

刀具采用硬質合金焊接刀，手工刃磨R5～R8mm圓弧刀，如圖4所示。

刃磨圓弧刀時，采用圓弧刀樣板，對刀時，需要計算出主軸旋轉中心到R刀圓心的距離（程序中的#11），采用試切方法，使用卡尺測出圓弧刀頂點的旋轉直徑，除以2后再減去圓弧刀的半徑值，這個值就是程序中的#11。

圖 1

圖 2

圖 3

圖 4

2. 程序的編制

由于工件兩端圓弧大小不一樣，并且這種零件有尺寸不一、形狀相似的多種規格，手工刃磨的刀具每次圓弧大小也不同，所以編制程序要考慮程序的通用性，進行參數化編程，圖樣參數及切削方式如圖5、圖6所示，采用先粗后精的加工方法。圖5所示是將圓弧槽通過上下“錯切”的方式進行粗加工，加工深度是8mm。圖6所示是采用包絡方法進行精加工。

具體程序如下：

G17G54G90M4S2500T1

#1=15 圓弧槽圓弧半徑

#3=－30 旋轉角度初始值，以Y軸為0軸，到180°時終止

#4=5 角度遞增值

#5=65 工件大端外輪廓半徑，外輪廓圓弧槽的圓心與輪廓圓弧頂點重合，也就是圓弧槽正好是半圓

#6=30 工件小端外輪廓半徑，外輪廓圓弧槽的圓心與輪廓圓弧頂點重合

#7=155 兩端外輪廓圓弧中心距離

#8=13.05 槽底直線與圓弧相切，切點與Y軸角度

#10=5 圓弧刀刀片圓弧半徑

#11=39 圓弧刀圓心繞主軸的旋轉半徑

G0X[#5+#11+#10+10] 圓弧刀頂點距離工件10mm

Z0 Y0

#19=#5+#11+#10 粗切大端圓弧槽時刀具繞工件旋轉半徑初始值

#20=#19-8 粗切時，銑進深度8mm

#23=#6+#11+#10 計算小端圓弧槽時刀具繞工件旋轉半徑

While[#19GE#20]DO1

#26=0

G1 X#19 Z3 F200

N10 #21=SIN[#8]*#19 計算大端圓弧切點處X值

#22=COS[#8]*#19 計算大端圓弧切點處Y值

G 2 X-#2 1 Y-#2 2 R#1 9 F1000

#24=SIN[#8]*#23 計算小端圓弧切點處X值

#25=COS[#8]*#23 計算小端圓弧切點處Y值

G1 X[-#24-#7] Y-#25

G 2 X[-#2 4-#7] Y#2 5 R#23

G1X-#21 Y#22

G2 X#19Y0 R#19 到此為止，刀具繞外輪廓在Z3高度銑了一周

#26=#26+1

G1 X#19 Z-3 F200

IF[#26LE1] GO10 為了減少重復編程進行判斷，使刀具在Z-3高度繞工件銑一周

圖 5

圖 6

#19=#19-1 大端每次層切1mm

#23=#23-1 小端每次層切1mm

End1

While[#3LE180]DO2

#12=#5+#11-SIN[#3]*[#1-#10] 大圓弧的刀具旋轉半徑

#13=COS[#3]*[#1-#10] 計算Z軸高度

G1 X#12 Z#13 Y0 F200

#14=SIN[#8]*#12 計算大圓弧切點處X值

#15=COS[#8]*#12 計算大圓弧切點處Y值

G2 X-#14 Y-#15 R#12 F1000 主軸反轉，刀具前刀面向著操作工

#16=#6+#11-SIN[#3]*[#1-#10] 小圓弧的刀具旋轉半徑

#17=SIN[#8]*#16 計算小圓弧切點處X值

#18=COS[#8]*#16 計算小圓弧切點處Y值

G1 X[-#17-#7] Y-#18

G 2 X[-#1 7-#7] Y#1 8 R#16

G1 X-#14 Y#15

G2 X#12 Y0 R#12

#3=#3+#4

End2

G0X[#5+#11+#10+10]

Y150 Z200

M5

M30

3.結語

最后留給讀者思考：如果外輪廓的圓弧槽是少半圓或者深于半圓，程序怎么修改？程序中的參數怎樣賦值呢？

[1] 周維泉. 數控車/銑宏程序的開發與應用[M]. 北京：機械工業出版社，2012.

[2] 韓鴻鸞. 數控銑工/加工中心操作工（技師、高級技師）[M]. 北京：機械工業出版社，2009.