淺析半圓弧凹表面的數控加工

盧海濤

摘 要：當今的數控機床已經在機械加工部門占有非常重要的地位，是柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、自動化工廠（FA）的基本構成單位。隨著我國數控機床應用領域的擴大，努力提高數控加工技術水平已成為推動我國數控技術制造業(yè)中應用與發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，該文淺析了軸類回轉零件中半圓弧凹表面部分的數控車床加工，首先對零件進行工藝分析、刀具設置及程序編制，然后在數控車床運行成功，最終成批量的進行實際生產，不管是從理論上進行分析，還是在生產中實踐中，都收到良好的效果。

關鍵詞：數控加工 半圓弧凹表面 工藝措施

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0081-02

1 半圓弧凹表面的軸類零件工藝分析

隨著我國數控機床應用領域的擴大，努力提高數控加工技術水平已成為推動我國數控技術在制造業(yè)中應用與發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，在數控加工過程中，如果數控機床是硬件的話，數控工藝和數控程序相當于軟件，兩者缺一不可。

圖1所示為帶有半圓弧凹表面的軸類回轉零件，毛坯尺寸為φ62mm×60mm。毛坯材料為1Cr18Ni9Ti。

在數控車削加工之前首先要進行工藝分析，其主要內容有：分析零件圖紙，確定工件在車床上的裝夾方式，各表面加工順序和刀具的進給路線以及刀具夾具和切削量的選擇等。對于半圓弧凹表面的數控加工，當進行粗加工時我們可以根據具體情況，靈活選用不同形式的切削路線，圖2切削路線為半圓弧凹表面的不同加工路線，其a為同心圓形式，b為等徑圓弧（不同圓心形式），c為臺階形式，d為階梯形式。

不同形式的切削路線有不同的特點，了解他們各自的特點有利于合理安排其走刀路線，先對上述幾種路線進行分析。

（1）程序段數最少是a和b，且刀具只能用圓弧刀或小角度的尖刀。

（2）走刀路線最短為階梯形式，其依次為b、c。

（3）計算和編輯最簡單的為等徑圓形式（可利用程序循環(huán)功能）其依次為a、b、c。

（4）金屬切削率和切削力分布最為合理的為c。

（5）精車余量最均勻的為同心形式。

首先進行工藝分析：該零件表面為圓柱、圓錐、圓弧凹表面等組成，其中直徑尺寸有精確的要求，零件材料為不銹鋼，牌號為1Cr18Ni9Ti，由于不銹鋼有塑性大、韌性高、粘附性強、導熱系數低等特點，尤其是不銹鋼的高強度和高溫硬度高，所以相應的切削力、切削熱也大，根據切削不銹鋼的特點（1）選用硬度高、抗粘附性好、強度高的刀具材料，如YW1、YW2硬質合金。（2）選用抗粘結合散熱性能較好乳化液（10%～30%），以降低切削熱和切削力提高刀具壽命，（3）選用較小的背吃刀量和較低的切削速度，背吃刀量大于前道工序留下的硬化層的厚度（4）選用功率較大的機床，并盡可能的提高機床、工件、刀具系統(tǒng)的剛性，根據以上特點，首先進行刀具設置，T01為機夾外圓車刀（YT15硬質合金可轉位）；T02為60°硬質合金機夾尖刀；T03為機夾式硬質合金粗車圓弧刀；T04為可轉位圓弧精車刀。

通常上述分析可來采取以下幾點工藝措施：

（1）凹圓弧底徑不便測量，可以采用兩針測量法，測量時所用的兩根圓柱形量針是量具廠專門制造的，測量時把兩根量針放置在兩側對應的凹圓弧槽中，用千分尺量出兩邊量針頂點之間的距離，這種測量的方法是比較精密的測量方法，量針直徑與凹圓弧的直徑相差只在0.02mm～0.06mm之間，可以選擇A表面為外圓基準面，通過控制A表面的尺寸已達到半圓弧凹表面的低徑尺寸的要求。選B表面為端面基準面，用精車圓弧車刀車削B表面，A表面和半圓弧凹表面，這樣可以滿足端面到凹圓弧中心線的距離，而且精度準確。

（2）確定加工順序和進給路線：按先粗后精，由近到遠，從大到小的原則，先用機夾式硬質合金外圓刀粗車端面，用硬質合金尖60°尖刀車圓錐表面，外圓和粗車凹圓弧，再利用硬質合金粗車圓弧刀切削凹圓弧，最后用機夾式成形圓弧刀精車凹圓弧。

（3）確定裝夾方案：采用三爪自定心卡盤定心夾緊。

（4）對圖樣上給定的有公差要求的尺寸，編程時取上偏差和下偏差的平均值，在設定刀具偏置量時，可采用試切削對刀法，首先用外圓偏刀試切外圓和端面，并輸入刀補值，然后進行尖刀的對刀過程，特別需要說明的是圓弧刀的對刀方式，當圓弧刀輕輕接觸A表面時在刀補頁中輸入直徑值，當圓弧刀輕輕接觸B表面時在刀補頁中輸入Z為零，在編程時圓弧刀車削程序段中其編程尺寸依據對刀過程中的對刀點而定。

2 數控加工程序編制與加工

以大連機床廠的FANUC-Oi數控車床為例，程序編制見表1零件圖的加工程序。

該程序已經試運行成功，不管是零件的尺寸精度和位置精度，還是零件的表面光潔度和粗糙度都能達到圖紙的要求。按照圖紙要求底徑尺寸應為φ49.96mm～φ49.98mm，經計算得A表面的直徑應控制在φ58.97mm～φ58.95mm之間，經測量零件中A表面的直徑為φ58.97mm（與編程尺寸相同）時，那么可以算出圓弧底徑為D=55-5.04=49.96mm，在零件加工中，可以通過控制A表面的尺寸達到圓弧底徑尺寸的要求。車削圓弧凹表面通過粗車---半精車----精車的加工過程， 由實際生產可知，用這種加工工藝方法進行車削，能大大地提高生產效率， 而且精車圓弧刀和半精車圓弧刀的刀具壽命也得到延長，經過實踐可知一個精車圓弧刀刀片可以連續(xù)生產100～150件。

3 結語

在數控車床加工零件，必須根據零件圖的要求，針對不同的毛坯材料，選擇正確的加工工藝，合適的刀具，才能提高生產效率高、保證加工精度、穩(wěn)定加工質量。這是機械加工生產永恒不變的追求。

參考文獻

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