魏 鵬
(白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 白銀 730900)
加工圓球及圓弧面,難免會出現(xiàn)圓球不圓、圓弧過切與欠切、表面粗糙度不光滑等問題,這些問題會影響零件的配合以及密封性。所以,如何保證加工精度滿足圖紙設(shè)計要求才是關(guān)鍵,采用鑄造、鍛造、專用機床生產(chǎn)成本太高,采用普通機床生產(chǎn)效率低而且精度很難保證,采用數(shù)控車床,不僅表面質(zhì)量高,而且效率也高[2]。筆者主要通過圓弧刀車削圓球時分別采用數(shù)控車自動編程方法與手工編程方法的對比分析,得出了更加適用于圓球車削的方法,以保證零件精度滿足設(shè)計要求。
經(jīng)畫圖分析,如圖1所示,35°仿形刀與圓球的表面會干涉,因為,圓球切線處的角度為21.75°,很明顯是仿形刀刀具的副偏角太小與零件擠壓造成了干涉。經(jīng)試車削,結(jié)果刀具與零件的干涉較大,故不能采用一把35°右仿形刀加工圓球。
圖1 圓球圖 圖2 圓弧刀
經(jīng)試切削,右邊圓弧用右仿形刀,左邊圓弧用左仿形刀,這樣切削克服了刀具干涉,但是兩把刀具有對刀誤差,加工后會出現(xiàn)接刀痕,使圓球表面的形狀精度達不到所要求的標(biāo)準(zhǔn),故不能采用此方法加工。
加工該零件,選用刀具圓弧半徑為R4圓弧刀,如圖2所示。根據(jù)零件的大小及材質(zhì),刀具圓弧半徑不易過大,如圓弧半徑過大,零件車削時,刀具與零件接觸面大,零件易發(fā)顫,使得圓球表面會出現(xiàn)顫刀痕。如圓弧半徑過小,刀具在縱向進給時,強度降低,影響加工精度。經(jīng)過試切削,從三個方向測量,如圖3~5所示,零件的形狀公差、尺寸公差完全符合圖紙要求。因為,圓弧刀加工圓球時,刀具的軌跡路徑是圓與圓相切,不會出現(xiàn)欠切或者過切現(xiàn)象[1],如圖6所示。
圖3 中間測量 圖4 左邊測量
圖5 右邊測量 圖6 刀具精加工軌跡
N1T0101(對刀時,按照90°外圓刀試切對刀即可)
N2M03 S600(轉(zhuǎn)速不易過高,易發(fā)顫)
N3G00 X62 Z10(循環(huán)安全點)
N4G71 U1 R0.5 P5 Q10 X0.5 Z0 F50(外圓車削循環(huán)指令)
N5 G01 X-4 F50(刀具圓心與圓球圓心重合)
N6Z0(端面與刀具圓弧相切)
N7G03 X16.26 Z-63.689 R33
(X坐標(biāo)點:刀具圓心軌跡實際坐標(biāo)-刀具直徑,Z坐標(biāo)點:刀具圓心軌跡實際坐標(biāo)點+刀具半徑。圓弧R值:零件圓半徑+刀具圓弧半徑)
N8G02 X15 Z-64.619 R1
(X坐標(biāo)點:刀具圓心軌跡實際坐標(biāo)-刀具直徑,Z坐標(biāo)點:刀具圓心軌跡實際坐標(biāo)點+刀具半徑。圓弧R值:零件圓半徑-刀具圓弧半徑)
N9G01 Z-70
N10 X62
N11G00 X100
N12Z100
N13M05
N14M30
刀具為一個圓,零件為一個圓,加工時只要保證刀片圓弧精度準(zhǔn)確和兩圓的中心距不發(fā)生變化,那么,加工出的圓球精度就能保證。
(1) 兩圓外切的充分必要條件是圓心距等于兩圓半徑的和,即d=r1+r2。
(2) 兩圓內(nèi)切的充分必要條件是圓心距等于兩圓半徑的差的絕對值,即d=|r1-r2|。
在CAXA數(shù)控車上自動編程時,零件的繪制比較簡單,然而加工的參數(shù)設(shè)置是關(guān)鍵。下面主要介紹了:①加工精度參數(shù)設(shè)置,如圖7所示,加工角度、副偏角干涉角度、主偏角干涉角度要設(shè)置合理,如設(shè)置不合理,刀具軌跡會出現(xiàn)欠切或者過切現(xiàn)象,刀具路徑生成不合理,影響加工精度和加工效率;②輪廓車刀參數(shù)設(shè)置,如圖8所示,因為加工時刀具是圓弧刀,對刀點選擇時,選擇刀尖圓心,刀具類型選擇時,選擇球形刀具。關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置完后,系統(tǒng)自動生成刀具路徑及程序,如圖9所示。
圖7 加工參數(shù) 圖8 車刀參數(shù)
圖9 粗車路徑
對刀時需要注意,因為參數(shù)設(shè)置時是刀尖圓心,Z方向?qū)Φ稌r,刀具與工件端面接觸上后,在刀具補償里面輸入一個刀具半徑如Z4;X方向?qū)Φ稌r,刀具與工件外圓試切,在刀具補償值里面輸入試切直徑加刀具直徑。
通過加工,對兩種編程方法進行了對比,總結(jié)出了各自的優(yōu)缺點,穩(wěn)定的加工參數(shù),以及對刀時的注意事項。如表1所列。
表1 兩種編程方法對比表
通過加工圓球,詳細(xì)闡述了加工工藝路線,刀具的選擇,以及自動編程、手工編程應(yīng)用分析。兩種編程方法都具有以下優(yōu)點:①不用加刀具半徑補償功能;②加工質(zhì)量高;③程序簡單;④加工安全可靠;⑤操作輔助時間少;⑥提高生產(chǎn)效率;⑦工藝方法簡單。
此次數(shù)控自動編程與手工編程用圓弧刀車削圓球方法,克服了加工圓球不圓、圓弧過切與欠切、表面粗糙度不光滑等難題。加工工藝方法簡單,經(jīng)濟實用,為加工圓球和圓弧面提供了加工經(jīng)驗。