滾道軸人字槽加工方式的改進(jìn)

張彩紅

（廣州白云工商高級(jí)技工學(xué)校，廣州 510450）

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滾道軸人字槽加工方式的改進(jìn)

張彩紅

（廣州白云工商高級(jí)技工學(xué)校，廣州 510450）

摘 要：鑒于零件尺寸精度和幾何加工精度高、配合效果良好的產(chǎn)品，使用傳統(tǒng)機(jī)床裝夾加工方式不能達(dá)對(duì)要求。本文主要研究相互配合零件間總體和具體相互銜接的應(yīng)用，改進(jìn)后不但保證了零件尺寸的精度，滾道軸人字槽球形道光滑，還提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)健詞：滾道軸人字槽 分度頭 加工方式 改進(jìn)

引言

筆者所在院校的校企合作單位主要生產(chǎn)工具類(lèi)零件，如滾道軸（見(jiàn)圖1）。使用時(shí)，它與滾道軸套共同組成整體的人字槽球形滾道，中間裝上滾珠。在數(shù)控車(chē)床上完成滾道軸體加工，在數(shù)控銑床上加工人字槽，其加工屬于回轉(zhuǎn)體類(lèi)零件控制外圓周表面的加工?？紤]到零件既要求有準(zhǔn)確的人字槽球形滾道軌跡，還要保證人字槽球形滾道轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有準(zhǔn)確的位置，而且滾道的軌跡必須是連續(xù)無(wú)阻礙的圓滑道，并且與滾道軸套合形良好，因此采用傳統(tǒng)的數(shù)控銑床與分度頭配合裝夾零件加工，得到的產(chǎn)品難以不符合要求，單位暫時(shí)還沒(méi)有五軸機(jī)床。于是，筆者根據(jù)平時(shí)工作的實(shí)際情況，對(duì)滾道軸的加工方式進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后解決了滾道軸實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題，保證了零件精度，與滾道軸套組成光滑的人字槽球形滾道。

技術(shù)要求：（1）毛坯鍛造后正火處理，硬度小于179HB（2）兩人字槽相對(duì)通過(guò)基準(zhǔn)軸線A的畏助平面的對(duì)稱(chēng)度允差為0.10（3）未注公差尺寸按IT12；未注形位公差按C級(jí)圖1 滾道軸

1 問(wèn)題的提出與分析

1.1 零件結(jié)構(gòu)及加工方式分析

1.1.1 結(jié)構(gòu)分析

從零件圖可知，該零件的加工精度和幾何精度較高，但數(shù)控車(chē)床加工成形輪廓的形狀不復(fù)雜。人字槽滾道設(shè)置在零件的圓周上，所以該零件銑削加工的輪廓形狀復(fù)雜。由于人字槽滾道是與滾道套零件合型組成，且必須保證人字槽球形滾道的軌跡是連續(xù)的和無(wú)阻礙的圓滑連接，因此加工難度甚大。

1.1.2 精度分析

該零件與滾道套為相互配合的零件，配合部位為φ35外圓與人字槽球型滾道，兩人字槽滾道在圓周上的對(duì)稱(chēng)度為0.01mm。兩人字槽滾道的拐點(diǎn)與φ35圓柱所在端面的平行度0.08mm。

1.1.3 加工刀具分析

在銑削加工中，為保證人字槽球形滾道的球形截面形狀，應(yīng)使用R5球頭銑刀。

1.1.4 加工方式

由零件的結(jié)構(gòu)分析可知，該零件的槽形輪廓由曲線構(gòu)成，而且要求的加工精度高，必須使用具有回轉(zhuǎn)功能的工作臺(tái)進(jìn)行零件的裝夾。

1.2 傳統(tǒng)的加工方式與存在的問(wèn)題

根據(jù)數(shù)控加工原理和特點(diǎn)，采用兩種方法進(jìn)行裝夾。一種是在立式數(shù)控銑床上安裝普通分度頭，并使分度頭的回轉(zhuǎn)中心軸線與銑床X向直線軸的運(yùn)動(dòng)方向平行，工件裝夾在分度頭上。使用回轉(zhuǎn)軸和X軸聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行人字槽球形滾道的數(shù)控銑削加工。此種加工方式在分度時(shí)，手動(dòng)分度，效率低，接痕不順暢。加工滾道套不可取，做不到軸套同一裝夾方式加工，得到的兩零件配合的滾道不圓滑，滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)位置不準(zhǔn)確。另一種加工方法是在臥式數(shù)控銑床上安裝分度頭，并使分度頭的回轉(zhuǎn)中心軸線與銑床X向直線軸的運(yùn)動(dòng)方向平行，使用回轉(zhuǎn)軸和Y軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行人字槽球形滾道的數(shù)控銑削。與前一種加工方式不同之處，就是加工時(shí)運(yùn)行軸不同。這兩種加工方法都是用極坐標(biāo)來(lái)控制加工軌跡，Z向的運(yùn)動(dòng)都是控制直線運(yùn)動(dòng)。這樣方式裝夾加工軸與套不能使用同一編程參數(shù)完成，并且軌跡分度過(guò)程是斷續(xù)的，得到的產(chǎn)品合格率只有50%。

2 加工方式改進(jìn)

根據(jù)以上問(wèn)題及數(shù)控加工原理，采用下面方法進(jìn)行裝夾。

在臥式數(shù)控銑床安裝普通的分度頭FW-125，對(duì)普通的FW-125型分度頭進(jìn)行數(shù)控改進(jìn)，改進(jìn)后的效果相當(dāng)于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。FW-125型分度頭數(shù)控改裝結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

圖2 FW-125型分度頭數(shù)控改裝結(jié)構(gòu)圖

2.1 改進(jìn)步驟

（1）將FW-125型分度頭固定在銑床工作臺(tái)上，使分度頭的旋轉(zhuǎn)中心軸線與銑床X向直線軸運(yùn)行方向平行。（2）在分度上裝夾滾道軸零件，并使得零件中心軸線與分度頭的旋轉(zhuǎn)中心軸重合。（3）旋下Z向電動(dòng)機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)連接的旋鈕，將銑床的Z向的進(jìn)退刀具運(yùn)動(dòng)采用手動(dòng)進(jìn)行。再另置一臺(tái)相同型號(hào)的Z向電動(dòng)機(jī)，用來(lái)控制分度頭進(jìn)行繞工件中心軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（4）使用Y軸來(lái)進(jìn)行零件加工中的進(jìn)刀、退刀運(yùn)動(dòng)，使用X軸、工件旋轉(zhuǎn)進(jìn)行人字槽的加工。（5）改裝原理：由于Z軸在加工中沒(méi)有加工運(yùn)動(dòng)，用Z向電動(dòng)機(jī)來(lái)連接控制FW-125型分度頭的輸入蝸桿，控制其做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由數(shù)控系統(tǒng)原理可知，Z向電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)，直線位移一個(gè)絲杠螺距值t（一般t=6）。FW-125型分度頭中蝸輪蝸桿傳動(dòng)比是i=40，因此Z向電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)40轉(zhuǎn)，F(xiàn)W-125型分度頭輸入蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)40轉(zhuǎn)（即滾動(dòng)軸工件轉(zhuǎn)一周），轉(zhuǎn)動(dòng)一周的編程長(zhǎng)度為L(zhǎng)=it=240mm。而零件實(shí)際位移的旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)度為滾道軸零件φ35圓柱段的圓周長(zhǎng)L1=πd=34.92π=109.7044155。若使L=L1，在Z向電動(dòng)機(jī)與FW-125型分度頭的輸入蝸桿的連接間增加一級(jí)齒輪傳動(dòng)，就可以使上述問(wèn)題得到解決。

增加的齒輪計(jì)算：K=Z1/Z2=240/109.7044155=2.18769 6812=105/48。

2.2 改進(jìn)后的效果

（1）加工過(guò)程中是自動(dòng)分度的。

（2）原來(lái)Z軸控制上下直線運(yùn)動(dòng)，變?yōu)榭刂品侄阮^的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

（3）Z軸的坐標(biāo)采用￠35軸展開(kāi)長(zhǎng)度來(lái)表示，符合平面直角坐標(biāo)的原則。可以用直角坐標(biāo)系編程代替原來(lái)的極坐標(biāo)編程。

（4）在臥式銑床上軸套采用同一裝夾方式，采用直角坐標(biāo)系編程軸套采用同一編程參數(shù)，編程工作量減半。

（5）自動(dòng)分度準(zhǔn)確，獲得的圓弧滾道光滑。

（6）裝夾改進(jìn)后的編程參數(shù)計(jì)算。

零件圓周展開(kāi)長(zhǎng)：L1=πd=34.92π=109.7044mm；因?yàn)闈L道深=9.1mm，所以滾道半長(zhǎng)=9.1×cot24°25′= 19.78mm；兩滾道起點(diǎn)距離=15.29。

3 改進(jìn)后解決了實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率

用此數(shù)控改裝加工方式進(jìn)行滾道軸的加工，采用直角坐標(biāo)系編程，可用同一編程參數(shù)完成滾道軸和滾道套人字槽球形滾道軌跡的數(shù)控銑削加工，能夠收到事半功倍的效果。經(jīng)此改裝后，Z向運(yùn)動(dòng)由原來(lái)的控制直線運(yùn)行轉(zhuǎn)換為控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，并且編程參數(shù)計(jì)算符合平面直角坐標(biāo)系的約定。利用Z向旋轉(zhuǎn)軸和X向直線軸的插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)行人字槽球形滾道軌跡的數(shù)控加工。得到的滾道軸人字槽光滑，軌跡連續(xù)，零件加工精度與幾何加工精度良好。同樣的加工方式來(lái)加工滾道套，所得的滾道軸與滾道套合型良好，形成的球形滾道轉(zhuǎn)動(dòng)位置準(zhǔn)確。經(jīng)過(guò)三個(gè)月的反復(fù)調(diào)整、試產(chǎn)、投產(chǎn)，企業(yè)的產(chǎn)品合格率上升到99.8%，生產(chǎn)效率提高了200%。在沒(méi)有五軸數(shù)控機(jī)床的企業(yè)生產(chǎn)此零件，減少了企業(yè)新增設(shè)備的費(fèi)用。改進(jìn)的加工方式同時(shí)也可以用于其他旋轉(zhuǎn)面在數(shù)控銑床加工，如凸輪結(jié)合器等。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)滾道軸人字槽加工方式的改進(jìn)，收益很多。在工作中只有不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，認(rèn)識(shí)問(wèn)題，尋找解決問(wèn)題的辦法，才能為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值，提高效益，減少成本，使企業(yè)在同行中立于不敗之地。

參考文獻(xiàn)

［1］顧京.數(shù)控機(jī)床加工程序編制［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［2］余英良.數(shù)控銑削加工實(shí)訓(xùn)及案例解析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

Improved Raceway Shaft Herringbone Groove Processing Method

ZHANG Caihong
（Guangzhou Baiyun Industrial and commercial high school，Guangzhou 510450）

Abstract:In view of the parts size accuracy and geometric processing accuracy， with good effect of the product， the use of traditional machine tools can not reach the required processing method. The main purpose of this paper is to study the mutual cooperation parts between the general and specific interrelated application， improved not only ensure the accuracy of size of a part，raceway shaft herringbone grooved spherical channel is smooth， but also improve the production efficiency.

Key words:raceway shaft herringbone groove， dividing head，processing method， improvement