數控車床刨削分度圓錐槽的工藝方法研究

崔永遠 王艷艷

摘 要：本文通過利用普通數控車床，并輔助一套定位分度夾具，較好地解決了分度圓錐槽的加工問題，巧妙利用數控車床對復雜零件進行刨削加工，成本低，效率高，編程方便，實現了分度圓錐槽的數控加工，為圓錐槽類零件的工業生產提供了一種有效的加工工藝方法。

關鍵詞：分度圓錐槽;數控車床;刨削;分度鎖緊機構;宏編程

中圖分類號：TG519.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）32-0035-03

Study on the Technological Method of Planing Indexing

Conical Groove on NC Lathe

CUI Yongyuan1 WANG Yanyan2

（1.Henan Industrial School，Zhengzhou Henan 450011;2.Luoyang Vocational College of

Science and Technology，Luoyang Henan 471822）

Abstract： This paper solved the processing problem of indexing conical groove by using common NC lathe and a set of positioning and indexing fixture. It skillfully used NC lathe to planer complex parts， which had low cost， high efficiency and convenient programming. It realized the NC processing of indexing conical groove， and provided an effective processing method for the industrial production of conical groove parts.

Keywords： fractal cone slot;CNC lathes;shaving;locking mechanism; macro programming

數控車床是現代制造技術中被廣泛應用的一種通用型數控機床，具有適應性強、效率高、成本低等優勢，能滿足復雜零件的編程加工需要，具有車削回轉體零件、車削螺紋等多種加工功能。現代數控車床因具有可編程功能，因此加工范圍較為廣泛。在控制方式上，多數控制系統和伺服驅動系統是半閉環反饋控制，甚至是閉環反饋控制，所以具有較高的加工精度。再配合一些必要的工裝夾具，便能夠更加廣泛地適應現代工業生產制造需要。在實際應用中，數控車床還可以作為刨床使用，如加工一種圓錐槽類模具零件，既需要兩軸聯動控制，又需要分度定位鎖緊。本文主要介紹一種利用數控車床，結合必要的工裝夾具，對復雜圓錐槽進行刨削的宏編程工藝方法。

1 加工工藝原理

數控車床具有兩軸聯動功能，可實現任意直線的插補運算，保證了精確實現圓錐面的加工編程。利用數控車床這些特點，對外分度圓錐槽刨削進行數控加工，既保證了圓錐槽的加工精度，又節約了經濟成本[1]。同時，還可以利用數控車床強大的宏編程功能，實現任意錐面形狀合理切削參數的快速設置。考慮到該數控車床不具有主軸伺服定位功能，只具有變頻主軸的功能，因此，特設計一套輔助定位夾具，實現數控車床的主軸分度定位功能。

在對外圓錐槽的加工中，小錐度短尺寸的圓錐槽通常可以使用線切割的方式加工，線切割加工有兩個特點：一是單件加工時間較長，效率較低;二是成本較高，加工錐度和長度均受限。因此，從節約成本和提高效率的角度看，使用一種改進的帶有分度定位裝置的數控車床加工較為合適[2]。

2 加工任務

圓錐槽零件如圖1所示，材料為45號鋼，調質至HRC22-25，按圖紙要求進行編程加工。

3 裝夾工藝原理

3.1 工藝原理

從圖紙看，需要加工的要素有圓錐、兩端中心工藝孔和外十二等分圓錐槽等。除外圓錐槽外，其他加工均屬于常規加工內容，本文不做論述。本文主要介紹加工外十二等分圓錐槽部分的裝夾定位及加工工藝方法。

外十二等分圓錐槽，深2mm，寬3mm，長325mm。利用CK6140數控車床，HNC-22T華中數控系統編程加工，裝夾工藝采用一夾一頂的方式進行裝夾，主軸由分度鎖死機構鎖死。加工時，刨削刀具采用寬3mm的切槽合金刀具，翻轉90°調整到合適高度，安裝在刀架1號位置上[3]，其裝夾工藝結構原理如圖2所示。

3.2 分度定位裝置

對于主軸間隔性旋轉的分度定位裝置設計，本文巧妙利用了導軌內側作為固定位置，采用帶有分度裝置的軸與孔精密配合，輔以定位頂緊螺釘，較好地解決了數控車床主軸間隔定位、分度旋轉以及鎖死定位的問題。

在對圓錐槽毛坯零件的分度裝夾定位上，設計了一種可以固定到導軌側面的分度定位鎖死機構，如圖3所示。

從圖3可知，分度軸左端固定在數控車床的三爪卡盤上，右端由端面鍵槽頂緊圓錐毛坯零件，頂緊螺釘通過鎖緊套頂緊到分度軸上，夾具的下端通過連接板和固定螺桿上的兩端螺母，頂緊到導軌的內側。其中，連接板和鎖緊套通過氬弧焊接的方式焊接成為一體結構，與固定螺桿一起，下端固定到數控車床導軌內側，上端與分度軸通過間隙配合的方式實現精密相對轉動，從而達到固定圓錐槽毛坯軸的目的。在完成一個圓錐槽刨削加工后，松開頂緊螺釘，手動旋轉到下一個角度位置，然后再把頂緊螺釘固定到分度軸上，這樣通過手動調節分度軸的方式，便可調整加工圓錐槽位置。

4 宏編程加工程序

在對外圓錐槽進行加工編程時，需要對主軸鎖緊固定不動，X軸和Z軸實現直線插補聯動。由于刨削加工的特點是刀具和零件承受的切削力較大，所以宜采用小切削量，快進給的加工工藝思路進行加工，每次背吃刀量為ap=0.05mm，進給速度為F=2 000mm/Min。因此，利用數控車床的宏程序編程功能，可以實現加工，且程序短小，功能強大，能反復循環，直至完成加工。加工程序如下：

%0001

T0101

M07

GO X48 Z2

#1=0

WHILE #1GE[-4]

G80 X[#1+46.56] Z-324.8 I-7.53 F2000

#1=#1-0.05

ENDW

GO X80 Z5

M30

5 結論

利用數控車床刨削外分度圓錐槽，只需要設計一套

夾具即可，結構簡單，使用方便穩定，使用宏編程，程序短小，功能強大。利用數控車床，較好地解決了復雜分度圓錐槽零件的加工問題。當圓錐槽數量改變時，只需更換分度軸即可。可以根據數控車床的加工行程，設定圓錐槽零件的加工直徑和加工長度。總體來看，加工尺寸范圍較大，適合于批量工業生產。經實際加工實踐檢驗，加工精度高，分度方便，效率高，生產成本低，能夠滿足工業生產需要。加工實際效果如圖4所示。

參考文獻：

[1]李慶濤.機床夾具設計[M].北京：機械工業出版社，1984.

[2]陳家芳，顧霞琴，典型零件機械加工工藝與實例[M].上海：上海科學技術出版社，2010.

[3]沈春根，數控車宏程序編程實例精講[M].2版.北京：機械工業出版社，2018.