長(zhǎng)尾多軸螺釘座加工工藝設(shè)計(jì)及編程*

陳凱亮，羅利強(qiáng)

(1.浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用工程系， 浙江 杭州 310018； 2.浙江交通技師學(xué)院， 浙江 金華 321015)

1 引 言

螺紋的加工是數(shù)控加工中較為復(fù)雜的一項(xiàng)任務(wù)，特別是加工精度要求較高的內(nèi)螺紋，它對(duì)工藝過程和安全性有著更高的要求。螺紋加工工藝是指導(dǎo)高質(zhì)量螺紋不可或缺的必要條件，程序編制又是制造高精度螺紋不可缺少的根本依據(jù)。下面對(duì)長(zhǎng)尾多軸螺釘座的工藝規(guī)程進(jìn)行了設(shè)計(jì)并對(duì)加工程序進(jìn)行了編制。

2 零件圖紙分析

圖1為零件材料為鈦合金的半成品。在本道工序中需要對(duì)R3.75的圓弧、Φ7.75、Φ10.2內(nèi)孔的尺寸精度及表面粗糙度加以控制，應(yīng)采用粗、精加工。

圖1 長(zhǎng)尾多軸螺釘座

內(nèi)孔Φ7.75可用鉆孔—粗鏜孔—精鏜孔的加工方式加工。B9.5×1.5的螺紋屬于特殊螺紋，是圖1的難點(diǎn)所在，因此對(duì)內(nèi)螺紋車刀刀尖要求較高。此零件在加工時(shí)須一次裝夾完成對(duì)各尺寸的精度要求。

3 數(shù)控加工工藝制定

3.1 確定數(shù)控加工方案

(1) 打孔，用Φ7.5的球頭鉆鉆孔，孔深31.5；

(2) 42°內(nèi)孔倒角，粗、精車Φ10.2的內(nèi)孔；

(3) 粗車Φ7.75內(nèi)孔，精車Φ7.75內(nèi)孔粗車R3.75圓弧，精車R3.75圓??；

(4) 車螺紋B9.5×1.5，借刀車螺紋。

3.2 零件裝夾的要求

裝夾時(shí)應(yīng)減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次裝夾中能把零件圖上所要求的要加工表面加工出來，保證加工質(zhì)量，提高加工效率[1]。

為防止工件由于切削力的作用而產(chǎn)生軸向移動(dòng)，必須在卡盤內(nèi)裝一限位支撐，此種裝夾方式較安全可靠，能夠承受較大的軸向切削力，軸向定位準(zhǔn)確。

在加工小批量產(chǎn)品時(shí)，需在調(diào)試第一個(gè)產(chǎn)品時(shí)對(duì)零件進(jìn)行打表找正，通過調(diào)整卡盤，使得工件坐標(biāo)系的Z軸與數(shù)控車床的主軸回轉(zhuǎn)軸線相重合，實(shí)際加工中可有5絲以內(nèi)的跳動(dòng)誤差，但跳動(dòng)越小越好。裝夾時(shí)還需注意保證最小的夾緊變形[2]。

3.3 數(shù)控加工刀具的選用

鉆孔Φ7.75取用Φ7.5球頭鉆，置于車床副刀架上T05刀位。

硬質(zhì)合金內(nèi)孔車刀：加工42°內(nèi)孔倒角，Φ10.2的內(nèi)孔。刀尖半徑為0.2，刀尖方位為T=4，置于T04刀位。

硬質(zhì)合金內(nèi)孔車刀:粗、精加工內(nèi)孔Φ7.75、圓弧R3.75，刀尖半徑為0.2刀尖方位T=1，置于T01刀位。選用自制螺紋車刀，用于加工B9.5×1.5的內(nèi)螺紋，刀尖角度42°～5°刀尖方位T=3，置于T03刀位。長(zhǎng)尾多軸螺釘座加工刀具選用參數(shù)如表1所列。

表1 長(zhǎng)尾多軸螺釘座加工刀具選用參數(shù)表

3.4 選擇合理的切削用量

車削螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為：

n≤1200/P-K

式中:P為零件的螺距，mm；K為保險(xiǎn)系數(shù)，一般取80；n為主軸轉(zhuǎn)數(shù)。

加工B9.5×1.5內(nèi)螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為n≤1200/1.5-80，可求出n≤720 r/min，根據(jù)零件材料、刀具等因素，n取500～720 r/min，考慮到其為內(nèi)螺紋，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量小些。圖1所示零件要進(jìn)行精確的計(jì)算，需采用CAD繪圖的方法分析基點(diǎn)的坐標(biāo)，得出兩點(diǎn)圓弧的精確坐標(biāo)。其零件的切削用量如表2所列。

表2 零件的切削用量

3.5 對(duì)刀精度控制

在車削螺紋時(shí)，得到正確的牙型角，準(zhǔn)確的內(nèi)孔、螺紋的形狀精度和尺寸精度，裝刀是重要的因素之一。內(nèi)鏜刀允許刀尖稍偏高或偏低，但允許的范圍應(yīng)在零件的公差之內(nèi)，最好是刀尖在零件的回轉(zhuǎn)軸線中心上，其高度可用高度尺測(cè)量，內(nèi)螺紋車刀其刀尖應(yīng)盡可能裝在零件的回轉(zhuǎn)軸線中心上[3]。

對(duì)刀時(shí)應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)，在手動(dòng)操作方式下，用所選刀具在加工余量范圍內(nèi)試切工件內(nèi)孔，圖1中零件經(jīng)打孔后余量為0.25左右，此時(shí)目測(cè)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，先將車刀x方向移動(dòng)到小于Φ7.5的位置，然后移動(dòng)z方向置于孔內(nèi)(盡量靠近孔口以便于目測(cè)觀察)，手動(dòng)方式移動(dòng)x方向，慢慢靠近孔壁(可看鐵削的量或聽車刀接觸到孔壁的聲音來判斷是否車削到)，只需碰到孔壁即可，x方向不動(dòng)，然后將z方向光一刀，退出z方向，先用游標(biāo)卡確定大概尺寸，然后用內(nèi)徑千分尺或精度較高的戴表卡尺測(cè)量，得出相對(duì)精確的值。Z方向的對(duì)刀需要用目測(cè)的方式進(jìn)行，一般要有一定的工作經(jīng)驗(yàn)才可能有較高的對(duì)刀精度，手動(dòng)方式移動(dòng)車刀置x方向小于Φ7.5的位置，然后移動(dòng)z方向，使車刀刀尖與右端面軸線在同一平面上。

4 數(shù)控加工程序編制

設(shè)置編程原點(diǎn)是為了方便編程人員工作，提高工作效率。編程原點(diǎn)一般根據(jù)具體的工件而定，上圖的編程原點(diǎn)應(yīng)選在零件右端面中心。宏程序編制如下：

T0303選用3號(hào)車刀；

M08切削液開；

M03S500主軸正轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)速為500 r/min；

#1=7.25第一刀x方向的值；

#2=9.5螺紋的底徑；

#3=6.0定位點(diǎn)；

#4=0.00219固定參考值；

#5=22.3螺紋有效長(zhǎng)度；

#6=22.4Z方向螺紋收尾處；

G00X6.9Z#3定位點(diǎn)X6.9Z6.0的位置；

M00暫停；

N30G01Z#3F0.3用G01的方式走到定位點(diǎn) 進(jìn)給量為0.3；

X#1X走到7.25；

G32UO.O3Z-[#5]F1.5車螺紋 螺紋錐度為0.03；

G32X6.91Z-[#6]F1.5螺紋退刀；

G0Z#3退回定位點(diǎn)；

#1=#1+0.05每次X走刀比前一次+0.05；

#3=#3+#4-5°方向進(jìn)刀變量；

#6=#6-#4-5°角度退到變量；

IF[#1LE#2]GOTO30條件轉(zhuǎn)移；

G00X100.0Z50.0用GOO的方式回?fù)Q刀點(diǎn)。

5 加工過程及尺寸檢測(cè)

測(cè)量圖1零件所需的測(cè)量工具為Φ7.5的鋼珠，規(guī)格為0.401 5～0.403 5，0.305 1～0.307 0的通、止規(guī)(塞規(guī))，B9.5× 1.5的通、止規(guī)(螺紋塞規(guī))。

內(nèi)孔精度的測(cè)量方法：在加工Φ10.2內(nèi)孔時(shí)，用規(guī)格0.401 5～0.403 5的通、止規(guī)進(jìn)行測(cè)量，直到通規(guī)進(jìn)，止規(guī)不進(jìn)?？咨畹臏y(cè)量方法是用戴表卡尺量出塞規(guī)的長(zhǎng)度為50.7，將通規(guī)塞在零件孔內(nèi)，量出塞規(guī)頂端到零件表面的距離。此距離的計(jì)算方式為：L=L規(guī)-(2～2.05),測(cè)量的范圍為48.65～48.7。以同樣的方法測(cè)量Φ7.75的內(nèi)孔，通、止規(guī)的規(guī)格為0.305 1～0.307 0，規(guī)格計(jì)算方法為：直徑/25.4。

R3.75的測(cè)量方法為將鋼珠置于孔內(nèi)，通過測(cè)量鋼珠露出部分到零件端面的垂直距離來保證R3.75的尺寸和長(zhǎng)度要求，范圍為1.7～1.75。

內(nèi)螺紋B9.5 ×1.5的測(cè)量方法只需將通規(guī)旋進(jìn)，止規(guī)旋不進(jìn)即可，螺紋有效長(zhǎng)度的測(cè)量與內(nèi)孔相類似。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過零件加工工藝規(guī)程的制定，分析特殊內(nèi)螺紋從半成品到成品的生產(chǎn)步驟。車螺紋時(shí)，粗車與精車主軸轉(zhuǎn)速必須保持不變，注意刀具的起始點(diǎn)保持準(zhǔn)確，否則容易出現(xiàn)亂扣。數(shù)控編程的方法可采用相對(duì)坐標(biāo)與絕對(duì)坐標(biāo)相結(jié)合的方法，此方法較方便且能提高編程速度。

參考文獻(xiàn):

[1] 張福潤(rùn)，嚴(yán)育才.數(shù)控技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 王愛玲，李夢(mèng)群，馮裕強(qiáng). 數(shù)控加工理論與實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工程出版社，2009.

[3] 韓鴻鸞，鄒玉杰.數(shù)控車工全技師教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.