張 佳 ，孫 全

1.沈陽機床進出口有限責任公司（服務(wù)部），遼寧沈陽 110141

2.沈陽第一機床廠（總裝三車間），遼寧沈陽 110141

數(shù)控機床中球形部件加工工藝的設(shè)計

張 佳1，孫 全2

1.沈陽機床進出口有限責任公司（服務(wù)部），遼寧沈陽 110141

2.沈陽第一機床廠（總裝三車間），遼寧沈陽 110141

在數(shù)控機床的加工過程中，一些不規(guī)則的部件總是通過不同的設(shè)計和改造，才能有效地加工出適合其要求的部件。本文針對一些球形部件的加工實踐，探討了加工過程中所遇到的這種加工工藝的流程設(shè)計與改造技術(shù)，為方便和實現(xiàn)不規(guī)則的部件的加工提供一定的參考依據(jù)。

球面部件；球頭加工；數(shù)控機床

在數(shù)控機床的加工中，總是會遇到一些不規(guī)則的加工部件，這些不規(guī)則的零件是很難在普通機床上進行直接的加工，最常用的方法就是利用雙手操作法實現(xiàn)車床上的加工，這樣做不但效率低，而且很難收到高精度的加工要求。所以一些生產(chǎn)廠家通過對機床具體結(jié)構(gòu)進行必要的改造或者增加一些輔助器件來解決這一問題，在保持了機床設(shè)備原有用途和技術(shù)性能的基礎(chǔ)上，還能很好地完成一些不規(guī)則不見的加工，文章結(jié)合筆者實際工作針對幾種軸端球頭部件的具體加工進行研究和分析。

1 雙手操作法

在加工過程中最常見的球面加工技術(shù)就是雙手操作法，該種方法的加工就是在加工的過程中通過雙手操作中、小拖板，利用雙手的協(xié)調(diào)動作，將刀尖的運行軌跡運轉(zhuǎn)成所需要的具體加工曲線，如圖1所示。

圖1 雙手操作示意圖

圖2

1.1 參數(shù)的運算

上式中: D表示球頭的直徑，L表示應(yīng)車削的實際長度，E表示弦心距，d表示具體的軸徑。

1.2 加工的步驟

將部件的外圓車削到直徑和球徑D等同的位置；然后，利用切槽刀切好加工部件所需要的實際長度L；選用雙手的操作法除去兩端長余的部分，盡量讓部件形狀靠近球狀，之后在用帶有一個小圓頭的外圓精車刀進行精車，這個時候車床主軸的轉(zhuǎn)速一定要選擇最高；最后才是砂紙和銼刀的修光。雙手操作法對于加工者的實際操作技術(shù)和經(jīng)驗有著很高的要求，不過由于加工的效率比較低，加上精度也相比較差，所以只能滿足一些小批量的生產(chǎn)和加工。

2 雙刀旋風銑削軸端球頭

依據(jù)球體的性質(zhì)，在球體上隨機截面都是一個圓，它的圓心就是球心在這個截平面上的實際投影，所以在加工一些球面部件的時候，只要能夠確保銑刀的旋轉(zhuǎn)中心線和工件的旋轉(zhuǎn)軸線在同一個平面上，同時還能夠成一定的夾角，在銑削的過程中，銑刀繞他們的中心線進行旋轉(zhuǎn)主運動，兩個旋轉(zhuǎn)運動的所形成的包絡(luò)線就是球面，兩個旋轉(zhuǎn)的中心線實際交點就是球心的定位置。因為在實際加工中要考慮到加工的球頭直徑之間的差異，銑刀的夾角和回轉(zhuǎn)半徑也就不能一樣，所以只要選擇了銑刀回轉(zhuǎn)半徑和夾角才能確定具體的球面。

2.1 參數(shù)的計算

依據(jù)實際加工我們可以得出，D刀=Dsinα，sin2α=d/D，

D刀代表銑刀刀尖具體回轉(zhuǎn)的直徑，在D刀取分別不同的值時，就能根據(jù)其所選的數(shù)值加工出具體所需的部件，在具體的加工過程中，銑刀刀尖的回轉(zhuǎn)直徑通常都是選擇計算值較大，這樣能夠防止因為對刀誤差而導致的漏切削。

2.2 在銑床上的實現(xiàn)

將銑刀架安裝在具體的銑床主軸之上，工件安裝在銑床的工作臺上的分度頭或者專門設(shè)計的具體的夾具上，按參數(shù)D刀，調(diào)整好刀具與工件之間的相對位置，并保證兩軸線在同一平面內(nèi)，因為采用雙銑刀，為了確保對刀的精度，對刀時兩把刀必須與刀架中心對稱并保證等高，否則，由于切削過程中兩把刀運動軌跡不同，加工質(zhì)量很難保證。

3 利用連桿機構(gòu)基本原理車削軸端球頭

3.1 車削原理

連桿機構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機構(gòu).圖3是利用連桿機構(gòu)基本原理車削球頭的如圖2，圖中滑桿3為主動件，它可以上下移動，帶動回轉(zhuǎn)桿1和刀架桿2運動，BC段安裝車刀，角度依據(jù)實際情況進行調(diào)整，C點為刀尖，C點的運動軌跡是以R為半徑，（a，-b）為圓心的圓，當工件再繞自身軸線作旋轉(zhuǎn)運動時，就能加工出部件。如圖，C點的坐標為Xc=Rcosθ+α,Yc=Rsinθ-b,(Xc-α)2+( Yc+b)2=R2。

3.2 受力分析

鉸鏈A處受到滑桿3施加的垂直方向的力F，將該力沿切向和徑向分解，得Ft=Fcosθ，F(xiàn)r=Fsinθ，當=90°時，F(xiàn)t=0，F(xiàn)r=F，回轉(zhuǎn)桿1只在Y方向受力，因此在該位置機構(gòu)很容易卡死。所以，這種連桿機構(gòu)一般只適用于小于半球的球頭的加工,因為連桿機構(gòu)制造比較方便，換不同尺寸的桿件就能加工出所需要的球頭，所以解決了大型球頭的制造困難。

4 結(jié)論

在沒有專用球面加工設(shè)備的情況下，采用這些方法不僅能夠提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，而且球面的形狀和精度都能得到有效的保證。目前國內(nèi)精密微型軸廠家均采用進口專用球頭磨床來加工，但隨著產(chǎn)品的不斷更新，精密微型軸軸端球頭的尺寸、形狀和精度的要求也不斷變化，許多原有進口設(shè)備已不適應(yīng)新零件的加工，必須自行研究解決。

[1]劉志峰.旋風銑削球面原理及調(diào)整參數(shù)的分析計算[J].機械制造，2011(8)：17-19.

[2]孫桓.機械原理[M].5版.北京：高等教育出版社，2008.

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1674-6708（2011）50-0197-02