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        內(nèi)孔端面圓弧輪廓螺旋槽車削加工

        2018-10-26 06:11:30中石化石油工程機械有限公司第四機械廠湖北荊州434024周俊堂
        金屬加工(冷加工) 2018年10期
        關(guān)鍵詞:刀桿車刀內(nèi)孔

        ■中石化石油工程機械有限公司第四機械廠 (湖北荊州 434024) 周俊堂

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        鋼絲繩繩頭固定器是油田各型鉆、修機鉤載起升設(shè)備中的重要零件之一,在其固定鋼絲繩繩頭時使鋼絲繩按其旋向和固繩器螺旋槽相吻合,壓緊鋼絲繩。如圖1所示是一種固定鋼絲繩的座體下半部(技術(shù)要求:圓弧槽右旋,捻節(jié)距245mm;整圓頭數(shù)6個),其內(nèi)槽特征是與鋼絲繩外輪廓相對應的螺旋槽形狀,在內(nèi)槽圓周上均布有6處圓弧輪廓的螺旋槽,圓弧槽半徑為8mm,鋼絲繩捻節(jié)距為245mm。

        針對該產(chǎn)品特征結(jié)合本單位工藝資源的情況,制定了如下工藝方案:下整體方形料→銑外形→鉆內(nèi)孔→車外形、內(nèi)孔螺旋槽→鋸開→銑面、鉆4孔;具體分析該產(chǎn)品的加工難點在于內(nèi)槽圓周上均布6處圓弧輪廓的螺旋槽的加工,本文重點對此進行介紹。

        1.圓弧輪廓螺旋槽車削工藝

        由于該產(chǎn)品在內(nèi)孔圓周上均布6處圓弧輪廓的螺旋槽特征,所以需采用主軸帶C軸功能的數(shù)控車床來完成加工,此類數(shù)控車床主軸在圓周上可以進行360°角度定位,先通過C軸的角度與X軸方向的直徑定位配合形成圓頭車刀中心軌跡的圓弧輪廓逼近,再進行Z軸與C軸同步的螺旋軌跡的進給,從而完成單個端面圓弧輪廓螺旋槽的加工(圓頭車刀的中心軌跡路徑見圖2),其余5個相同的螺旋槽只需進行C軸角度的增量偏移就可完成加工。

        2.內(nèi)孔圓頭車刀車削過程減振方案

        在車削刀具的選用上,因要通過圓弧逼近的方法擬合圓弧槽輪廓的方法,所以車削中采用的圓頭車刀是R5mm的圓弧車刀進行立裝并垂直于Z軸端面圓弧輪廓方向(見圖3)。由于所加工的孔徑較小且深,刀桿長徑比超過5倍,所以盡量選用整體硬質(zhì)合金刀桿來保證刀桿剛性;加工過程中,刀具易產(chǎn)生振動,影響加工效率和表面質(zhì)量,減少振動影響的方法如下:

        圖1

        圖2 車端面圓弧輪廓分度

        (1)刀具安裝時,刀桿伸出部分盡量短,以比內(nèi)孔長度長3~5mm為宜,可以一定程度提高刀桿剛性。

        (2)盡量增加刀桿截面積,按內(nèi)孔直徑設(shè)計刀桿直徑為25mm,這樣也能提高刀桿剛性。

        (3)R5mm圓弧刀頭選用耐磨性較好的W6Mo5Cr4V2牌號的高速鋼刃磨,將刀刃刃磨鋒利,降低切削力。

        (4)采用移圓法和車圓法穿插進行車削加工,減少切削刃與加工面接觸面積,降低切削力。本產(chǎn)品每次進給深度為0.5mm。

        移圓法:采用相同的圓弧半徑逐步向底徑進刀,即分層車削。

        車圓法:采用不同的圓弧半徑逐步加大,最終達到成品尺寸。

        (5)合理選用切削用量,澆注切削液,充分冷卻至車刀頭,減少刀具磨損。

        3.圓弧輪廓螺旋槽車削路徑的數(shù)控編程實現(xiàn)

        圖3 圓弧頭車刀

        通過對單個圓弧輪廓的角度分解,先從11.48°~0°進行車削(見圖2a),再從348.52°~0°進行車削(見圖2c)。以下是單個圓弧輪廓螺旋槽的車削加工的數(shù)控程序,其余5個螺旋槽只需將主軸C軸的工件坐標增量旋轉(zhuǎn)60°分別進行5次就可完成所有螺旋槽的加工。

        具體數(shù)控程序如下(局部):

        N1

        R0=1.148 R1=15 R2=3 R3=11.48 R4=0 R5=245 R41=3600 R40=4000

        G00X=31-10

        Z100

        BB:M3S10

        R3=R3-R4

        G00X=31-10

        G01G90C=R3 F=R41

        R6=SQRT(R2*R2-(R1*SIN(R3))*(R1*SIN(R3)))+R1*COS(R3)

        X=R6*2 F1500

        Z2

        G01G91Z-105 C=(105/R5)*360 F=R40

        G01G90X=31-10

        Z2.0

        R4=R4+R0

        IF R3>0 GOTOB BB

        G00Z100

        M00

        N2

        R0=1.148 R1=15 R2=3 R3=-11.48+360 R4=0 R5=245 R41=3600 R40=4000

        G00X=31-10

        Z100

        BB1:M3S10

        R3=R3+R4

        G00X=31-10

        G01G90C=R3 F=R41

        R6=SQRT(R2*R2-(R1*SIN(R3))*(R1*SIN(R3)))+R1*COS(R3)

        X=R6*2 F1500

        Z2

        G01G91Z-105 C=(105/R5)*360 F=R40

        G01G90X=31-10

        Z2.0

        R4=R4+R0

        IF R3<360 GOTOB BB1

        G00Z100

        M00

        M30

        宏變量參數(shù)的意義:

        R0 圓弧角度增量

        R1 螺旋槽大徑

        R2 刀路圓弧半徑

        R3 圓弧角度起始值

        R4 圓弧角度變量

        R5 節(jié)距

        R41 進給速度

        R40 進給速度

        4.結(jié)語

        本文介紹的加工方法制定了合理的數(shù)控車削工藝方法,根據(jù)產(chǎn)品特征設(shè)計車削刀具,并編制了靈活使用的數(shù)控宏程序,使數(shù)控程序更加簡單、標準化,便于程序的調(diào)試與應用,高效地完成了內(nèi)孔螺旋槽的加工。

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