用普通車(chē)床加工曲線軸類(lèi)零件的一種方法

羅智驍

（龍巖市新羅區(qū)萬(wàn)安鎮(zhèn)人民政府 福建龍巖）

一、維修時(shí)制作零件的特點(diǎn)

對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修時(shí)，經(jīng)常需要對(duì)損壞的零件進(jìn)行修理或更換。零件的更換主要通過(guò)購(gòu)買(mǎi)或制作兩個(gè)渠道來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一臺(tái)機(jī)械設(shè)備而言，零件的損壞一般都是單件的。因此，當(dāng)購(gòu)買(mǎi)不到的零件或者價(jià)格昂貴的零件需要重新制作時(shí)，一般只需要制作一到兩件，而且制作的成本不能高于購(gòu)買(mǎi)的價(jià)格。

軸類(lèi)零件是機(jī)械設(shè)備中占有比重較大的零件，損壞的概率也比較大。因?yàn)閾p壞件的制作只有一兩件，為了節(jié)省費(fèi)用，不宜制作專門(mén)的靠模來(lái)進(jìn)行加工，也不宜使用加工費(fèi)高的數(shù)控設(shè)備，因此普通設(shè)備，如C6140車(chē)床就是最佳選擇。

二、引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線的加工操作方法

1.畫(huà)圖

在電腦上按1∶1的比例畫(huà)“曲柄”的零件圖，再畫(huà)出圓弧車(chē)刀的1∶1正投影，再畫(huà)一條偏離曲線輪廓為圓弧車(chē)刀半徑5 mm的車(chē)刀軌跡線，如圖1中的虛線。

2.標(biāo)識(shí)曲線象限點(diǎn)和過(guò)渡點(diǎn)

將圓螺母端面和曲柄的Φ40±0.013 mm處外圓作為對(duì)刀原點(diǎn)（0，0）。并將曲線的幾處象限點(diǎn)和過(guò)渡點(diǎn)的位置用車(chē)刀輪廓標(biāo)識(shí)出來(lái)。如圖2所示。

3.取點(diǎn)

然后以X軸即大滑板的移動(dòng)方向軸向?yàn)闄M坐標(biāo)，以Y軸即中滑板移動(dòng)方向徑向?yàn)榭v坐標(biāo)，進(jìn)行取點(diǎn)，并記錄下所每個(gè)點(diǎn)的相對(duì)前一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值。取點(diǎn)的多少根據(jù)需要加工曲線的精度來(lái)確定。取樣的點(diǎn)數(shù)越多，精度越高。將圖2中虛線框內(nèi)最開(kāi)始的一段直線和曲線輪廓單獨(dú)提取出來(lái)，詳細(xì)說(shuō)明如何進(jìn)行取點(diǎn)的操作。

（1）如圖3所示，將圓弧車(chē)刀的輪廓移動(dòng)到對(duì)刀位置，一側(cè)與圓螺母在A點(diǎn)接觸，另一側(cè)與曲柄的Φ40±0.013 mm處在B點(diǎn)接觸。確定出坐標(biāo)原點(diǎn)0的位置。

圖1 圓弧車(chē)刀運(yùn)行軌跡

圖2 標(biāo)識(shí)曲線象限點(diǎn)和過(guò)渡點(diǎn)

（2）以第一段圓弧的開(kāi)始點(diǎn)1為起點(diǎn)，以象限點(diǎn)1的X軸坐標(biāo)為終點(diǎn)，劃一水平線。

圖3 對(duì)刀參考圖

（3）從1點(diǎn)開(kāi)始，在X軸上每隔2 mm做豎直線與車(chē)刀軌跡相交。共產(chǎn)生18個(gè)交點(diǎn)，如圖3中點(diǎn)2到點(diǎn)19。從開(kāi)始點(diǎn)1到象限點(diǎn)1的X軸坐標(biāo)，實(shí)際尺寸為36.028 mm，此處主要討論的是方法原理，為了計(jì)算方便故將0.028 mm忽略。

（4）利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置進(jìn)行測(cè)量。如圖3中點(diǎn)1相對(duì)點(diǎn)0的距離為（X3.97，Y0），點(diǎn)2相對(duì)點(diǎn)1的距離為（X2，Y0.79），點(diǎn)3相對(duì)點(diǎn)2的距離為（X2，Y0.74），依此類(lèi)推，將各點(diǎn)的相對(duì)距離記錄下來(lái)，同時(shí)將相對(duì)距離換算成為大滑板和中滑板的進(jìn)刀格數(shù)（C6140車(chē)床，大滑板轉(zhuǎn)1格為1 mm，中滑板轉(zhuǎn)1格為0.05 mm），并制成表1。

表1 各點(diǎn)進(jìn)刀參考表

4.操作

（1）在車(chē)床上按照計(jì)算好的坐標(biāo)數(shù)值表，對(duì)大滑板和中滑板逐一進(jìn)行進(jìn)刀操作。這里還是以最開(kāi)始一段直線和曲線輪廓為例來(lái)說(shuō)明操作過(guò)程。

（2）先進(jìn)行對(duì)刀操作，確定坐標(biāo)原點(diǎn)位置0。

（3）操作大滑板沿進(jìn)刀方向（逆時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng)3.97格（3.97格不好操作，可以使用百分表控制車(chē)刀的移動(dòng)距離），中滑板不動(dòng)，車(chē)刀移動(dòng)到點(diǎn)1的位置。

（4）操作大滑板沿進(jìn)刀方向轉(zhuǎn)動(dòng)2格后，再將中滑板沿進(jìn)刀方向（順時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng)15.8格（中滑板轉(zhuǎn)15.8格不好控制，可以使用百分表來(lái)精確控制進(jìn)刀距離。先轉(zhuǎn)15格，然后再用百分表控制0.8格即0.04 mm的進(jìn)刀量），車(chē)刀移動(dòng)到點(diǎn)2位置。

（5）操作大滑板沿進(jìn)刀方向轉(zhuǎn)動(dòng)2格后，再操作中滑板沿進(jìn)刀方向轉(zhuǎn)動(dòng)14.8格，車(chē)刀移動(dòng)到點(diǎn)3位置。

依此類(lèi)推，通過(guò)大滑板和中滑板的配合一步一步操作，將第一段圓弧加工出來(lái)。第二段圓弧從象限點(diǎn)1到過(guò)渡點(diǎn)1，這段圓弧的前大半段和第一段圓弧完全對(duì)稱，只需要將中滑板的進(jìn)刀操作改成退刀操作，大滑板仍舊是一次轉(zhuǎn)2格，就可以把大部分的第二段圓弧加工完成。

需要注意的是第一段圓弧中滑板都是在進(jìn)刀，即車(chē)刀逐漸往軸心靠近，而過(guò)了象限點(diǎn)后的第二段圓弧，中滑板是在退刀操作，車(chē)刀逐漸遠(yuǎn)離軸心。退刀的操作方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，而且在把進(jìn)刀變成退刀操作的時(shí)候，要注意將中滑板進(jìn)給絲桿的間隙給排除后再按計(jì)算出來(lái)的格數(shù)進(jìn)行操作。再往后段的圓弧的加工方法也依此類(lèi)推。

三、曲柄加工中引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件后的優(yōu)點(diǎn)

1.操作容易

整個(gè)加工過(guò)程，所有的大滑板和中滑板的進(jìn)刀或者退刀的操作都是按照固定的數(shù)值來(lái)進(jìn)行。完成就是傻瓜式的操作，只要會(huì)轉(zhuǎn)手柄就可以。

2.尺寸精度高

通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)后，車(chē)刀的運(yùn)動(dòng)軌跡完成符合所需加工的輪廓軌跡，整個(gè)加工過(guò)程完全不需要使用半徑樣板進(jìn)行測(cè)量。只要控制對(duì)曲線輪廓采樣點(diǎn)數(shù)的多少，就可以控制輪廓的形狀精度。高采樣點(diǎn)數(shù)下加工出的含有復(fù)雜曲線輪廓的軸的尺寸形狀精度完全可以比擬數(shù)控車(chē)床加工精度。

3.加工效率高

相比傳統(tǒng)的操作，需要加工一點(diǎn)輪廓，然后停車(chē)使用半徑樣板測(cè)量，然后啟動(dòng)再加工一點(diǎn)輪廓，如此不斷的反復(fù)加工、停車(chē)、測(cè)量、啟動(dòng)、加工……，非常耗時(shí)的方法。在引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法后，整個(gè)過(guò)程不需要停車(chē)。只要不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)大滑板和中滑板進(jìn)行進(jìn)刀就可以完成了。加工效率大大加快。

四、結(jié)論

在維修設(shè)備時(shí)候，需要重新制作一根或者兩根包含有復(fù)雜曲線的軸類(lèi)零件時(shí)，引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件后，對(duì)此類(lèi)零件的制作效率提高很大，尺寸精度能夠保障，工人的操作簡(jiǎn)便快捷。特別是對(duì)新時(shí)期的有計(jì)算機(jī)操作基礎(chǔ)的技術(shù)工人而言，在平時(shí)的工作中使用普通車(chē)床加工復(fù)雜曲線的機(jī)會(huì)很少，要學(xué)會(huì)并掌握傳統(tǒng)加工曲線的方法更加沒(méi)有機(jī)會(huì)。使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件后，將這一復(fù)雜的操作變得數(shù)字化，直觀化，對(duì)工人的操作技能要求大大降低。

在分析加工內(nèi)梯形螺紋進(jìn)刀量時(shí)，由于是內(nèi)梯形螺紋，無(wú)法通過(guò)直觀來(lái)控制切削用量，而引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的操作方法，將零件和內(nèi)梯形螺紋車(chē)刀按1∶1比例畫(huà)出來(lái)，則可以精確的計(jì)算出進(jìn)刀量，使每次進(jìn)刀量都一致，讓操作變得簡(jiǎn)便，加工效率提高。由此可見(jiàn)，引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的操作方法，不僅在加工復(fù)雜的曲線輪廓中可以使用，也可以推廣到其他加工工序中。

因此在普通車(chē)床上加工單件包含有復(fù)雜曲線的軸時(shí)，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件引入進(jìn)來(lái)，對(duì)曲線輪廓進(jìn)行分析計(jì)算的操作方法，省時(shí)省力省人工，十分利于推廣使用。