湖北省宜都市職教中心 (443300) 張豐云

湖北省十堰市高級技工學校 (442011) 孫日霞

我們經常會遇到單件不同直徑要求的鋼球的加工。若采用成形刀加工，刀具制造費時費力，成本較高;若用數(shù)控車床常規(guī)程序加工，編程麻煩，使用刀具較多。在分析現(xiàn)有球體車削方法的基礎上，提出一種采用切刀在數(shù)控車床上加工球體的簡單方法。

1.車削球體的方法

(1)樣板車削法:由于樣板車削法所需的工人技術水平較高，不易初學者加工，而且車制的球體很難達到零件要求的各項參數(shù)，特別是表面粗糙度。生產效率極低，只適用于單件生產。

(2)靠模車削法:生產效率高，能達到零件所需的各項參數(shù)，但是模板制造周期長，而且需要專門的成形車床，不能靈活應用，這樣就增加了制造成本。這種加工方法不易在一般的生產廠推廣。

(3)成形車削法:只適用于半徑小的球零件。如果球體半徑過大，很容易產生振動，這是在機械運動中不允許出現(xiàn)的問題。刀具制造起來也麻煩，費時費力，而且生產不靈活。這種加工方法也只適用于成批生產中。

(4)數(shù)控車削法:生產效率高，零件的各項技術參數(shù)也能達到，但采用常規(guī)方法加工，編程麻煩，適用刀具夾具較多。①左、右偏刀方式。采用右偏刀用G71 車右半球;預先在左部制出凹槽，采用左偏刀用G71 車左半球。各刀對刀方便，刀具工作條件好，適應能力最好。②圓頭刀方式。用圓頭刀走整圓一刀加工，表面光滑，編程簡單，對刀方便，但刀具工作條件稍差，工件圓度取決于刀圓頭精度，一般用專用刀片，價格較貴。③切槽刀方式。用切槽刀左刃切右半球，用槽刀右刃切左半球。切刀側向剛性差時可用逐層直進法進刀粗切。

2.加工方案

以車削φ50 mm 鋼球為例，材料選用φ52 mm 圓鋼(具體根據(jù)要求選定)，刀具選用普通切斷刀即可(設刀寬為4 mm)，最好為硬質合金切刀。加工思路為采用切刀進行球體加工，主要是利用切刀的左右兩個刀尖分別加工左右半球，而又不產生干涉，但是在編程加工時只能使用一個刀位點，因此在編程時要進行相關計算。一般選用左刀尖，加工左半球(圖1 中點1 到點2)時使用左刀尖不需進行調整;過象限后必須是右刀尖實際切削右半球(圖1 中點2到點4)，但編程仍為左刀尖，因此在過象限點后，要先將刀具沿Z 軸平移一個刀具寬度(4 mm)(圖1中點2 到點3)，再按左刀尖編程。

圖1 粗加工路線圖

(1)粗加工:編程加工前將毛坯加工至φ50 mm。為了保證粗加工時有較好的剛性，同時使切刀在粗加工左半球時有足夠的進刀位置，先用切刀在左邊切除較寬的溝槽(圖1 中的φ18 mm 處)，同時作圖算出4 點的坐標值。粗加工留0.5 mm 余量進行精車。由于余量不均勻，切刀側向剛性差，要進行多次粗加工，采用子程序構成循環(huán)，每次走刀路徑為圖1中點1→點2→點3→點4 的同心路徑。

(2)精加工:為了減少精車切斷球體連接處的切削力，在精加工前將該處切至10 mm (見圖2)，再按圖2 中點1→點2→點3→點4 (以左刀尖為刀位點)的順序進行精車。

圖2 精加工路線圖

3.參考程序

(1)主程序:

(2)子程序:

4.注意事項

(1)切刀的有效切削長度要足夠，至少長度大于球體直徑的一半以上;切刀的刃磨和裝夾盡量做到主切削刃與主軸軸線平行。

(2)要提高圓弧面的表面質量，可采用有恒線速功能的機床進行加工。

(3)車削不同直徑的球體，只需要將相應坐標值進行適當調整即可。

(4)由于刀具在車削球體的過程中左、右半球分別由左、右刀刃切入加工，因此左、右半球的圓心有微量偏移而不重合，一般小于0.1 mm，所以在編程時應根據(jù)實際加工情況酌情補償。

(5)也可以采用G73 循環(huán)指令進行編程。數(shù)控車床采用滾珠絲杠且已加載預緊，間隙小，尺寸不波動。實踐加工證明，這種用子程序編程、切刀加工的簡單方法，加工過程工序集中，一次裝夾可完成球體加工，表面粗糙度和尺寸精度均可保證。