液力偶合器泵輪孔系數(shù)控加工方法研究

楊安林 楊志勤

(湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410208)

液力偶合器泵輪孔系數(shù)控加工方法研究

楊安林 楊志勤

(湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410208)

針對(duì)液力偶合器泵輪孔系數(shù)控加工中存在的位置精度和加工效率問(wèn)題提出了解決方案，即正確定位，應(yīng)用宏程序編程，自動(dòng)找正工件原點(diǎn)，增加切削速度和軸向進(jìn)給速度等，收到了好的效果。

液力偶合器泵輪孔系;數(shù)控加工;方法

一、前言

液力偶合器利用流體來(lái)傳遞動(dòng)力，相當(dāng)于一個(gè)柔性的聯(lián)軸器。外殼與泵輪連接成一個(gè)整體，渦輪與工作機(jī)械的軸連接。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)外殼、泵輪傳給流體，轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的動(dòng)能，流體推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)工作機(jī)械運(yùn)動(dòng)。液力偶合器泵輪〔以下簡(jiǎn)稱(chēng)泵輪〕是一個(gè)內(nèi)腔有許多徑向葉片的盤(pán)形傳動(dòng)件，要求具有較高的強(qiáng)度和良好的密封性能。同類(lèi)型、不同規(guī)格的液力偶合器，其泵輪的結(jié)構(gòu)相似、技術(shù)要求相同。圖1所示為某泵輪的零件圖，主體材料為鑄造鋁硅合金，內(nèi)腔與外表面均為曲面，形狀復(fù)雜，由鑄造方法獲得，不需加工。

圖1 某限矩型液力偶合器泵輪簡(jiǎn)圖

泵輪孔系是指16－Φ8.5光孔及4－M8.6－M8螺孔等一系列的孔?？紫抵锌椎某叽缇群托螤罹纫蟛桓?，位置精度要求高，且直接影響泵輪的裝配質(zhì)量。同一型號(hào)的液力偶合器有許多不同規(guī)格的產(chǎn)品，即有許多不同規(guī)格的泵輪。泵輪孔系加工的實(shí)質(zhì)，是一系列具有相似結(jié)構(gòu)而尺寸不同的零件的加工。泵輪孔系單件、小批加工時(shí)，雖然可用鉆模加工，但因鉆模設(shè)計(jì)與制造周期較長(zhǎng)，成本較高，常常無(wú)法滿(mǎn)足要求，特別是對(duì)于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和少數(shù)急需用戶(hù)的要求，矛盾更加突出。因此，目前泵輪孔系單件、小批加工常用劃線加工的方法?？紫抵械墓饪捉?jīng)劃線、鉆孔、擴(kuò)孔〔小孔不安排擴(kuò)孔〕加工成形;孔系中的螺孔經(jīng)劃線、鉆孔、攻絲加工成形?？紫滴恢镁热Q于劃線精度、找正對(duì)準(zhǔn)精度和加工操作，孔系的加工效率取決于劃線、找正、切削速度和軸向進(jìn)給速度，傳統(tǒng)加工方法主要靠人，人為因素影響大，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生，生產(chǎn)效率低，特別是劃線。

孔系數(shù)控加工對(duì)單件、小批加工具有很大的優(yōu)勢(shì)，常在加工中心或數(shù)控銑床上進(jìn)行，它消除了劃線、找正等人為因素的影響，應(yīng)用正確定位，迅速找準(zhǔn)孔的中心位置;宏程序編程，減少編程的工作量;自動(dòng)進(jìn)行工件找正計(jì)算和加工坐標(biāo)系的設(shè)定，減少找正的工作量和提高其工作質(zhì)量;增加切削速度和軸向進(jìn)給速度，提高孔系的加工效率。另外，劃線鉆孔時(shí)，鉆頭軸向進(jìn)紿要先慢后快，防止鉆偏而影響孔系的位置精度，這些全靠人工控制。數(shù)控加工時(shí)，通過(guò)孔加工循環(huán)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，孔系加工的質(zhì)量好，效率高。

二、確保正確定位，保證泵輪孔系位置精度，提高加工效率

泵輪孔系的正確定位的主要內(nèi)容有:孔系定位基準(zhǔn)選擇、走位的準(zhǔn)確性和定位的速度等。

以孔系的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為泵輪的定位和找正基準(zhǔn)，消除基準(zhǔn)不重合誤差。如圖1所示泵輪孔系的徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是Φ90J7孔的軸線，泵輪孔系的徑向定位和找正基準(zhǔn)用Φ90J7的孔，消除基準(zhǔn)不重合誤差，提高了孔系的位置精度的加工質(zhì)量。在孔系數(shù)控加工中省掉了傳統(tǒng)單件、小批生產(chǎn)的劃線工序，消除了劃線誤差，提高了孔系的位置精度。

孔系中孔的加工順序采用單向趨近定位方法，使各加工孔的定位方向一致，避免了機(jī)械進(jìn)給系統(tǒng)中反向間隙對(duì)孔位置精度的影響，提高了走位的準(zhǔn)確性。

泵輪孔系中的孔呈圓周均布，各孔的中心分布在一個(gè)圓周上，但加工時(shí)采用直線進(jìn)給路線，縮短了孔間的進(jìn)給路線，并使孔系的進(jìn)給路線最短，提高了孔的定位精度，減少刀具空行程時(shí)間，提高了加工效率。

三、采用宏程序編程，減少編程工作量

在數(shù)控加工中采用手工編程時(shí)，每種規(guī)格的泵輪孔系分別編制程序，編程的工作量大，程序長(zhǎng)而復(fù)雜，編制難，檢查也難。作者把泵輪孔系相似結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)作為自變量，用宏程序編程，程序長(zhǎng)度可縮短，編程質(zhì)量和效率大大提高;泵輪孔系用宏程序編程的思路是，首先找出泵輪孔系的相似結(jié)構(gòu)，其次繪制相似結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖1泵輪的圓周孔16－Φ8.5，為一種相似結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3，其次設(shè)置自變量，最后編制宏程序本體。用FANUC

圖3 泵輪類(lèi)零件圓周孔相似結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

數(shù)控系統(tǒng)編制宏程序本體及調(diào)用程序如下。

變量設(shè)置:

針對(duì)圖1 的情況，n=16，α0=11.25°，R=275/2］137.5mm。如果X0=100mm，Y0=50mm，調(diào)用上述宏程序本體的程序?yàn)?

四、自動(dòng)找正工件原點(diǎn)，提高了孔系找正的位置精度和加工效率

由于泵輪圓周孔16－Φ8.5光孔及4－M8.6－M8螺孔等一系列的孔的位置度，均以Φ90J7孔為基準(zhǔn)，故編程原點(diǎn)為Φ90J7孔的圓心，每個(gè)泵輪零件在數(shù)控銑床 (或加工中心)上加工前，必須通過(guò)找正來(lái)確定該原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。找正泵輪編程原點(diǎn) (以下簡(jiǎn)稱(chēng)找正)的方法見(jiàn)示意圖2，首先將尋邊器分別接觸泵輪X方向的兩側(cè) (機(jī)床坐標(biāo)Y的值不變)，分別得到X1和X2兩個(gè)X坐標(biāo)值，其次將尋邊器分別接觸泵輪Y方向的兩側(cè) (機(jī)床坐標(biāo)X的值不變)，分別得到Y(jié)1和Y2兩個(gè)Y坐標(biāo)值，再其次進(jìn)行計(jì)算，得到XW=(X1+X2)/2，YW=(Y1+Y2)/2，最后將XW和YW值輸入數(shù)控系統(tǒng)。Z軸的坐標(biāo)值常用Z軸設(shè)定器校正基準(zhǔn)面后確定。找正泵輪編程原點(diǎn)時(shí)要頻繁地進(jìn)行靠邊接觸，記錄坐標(biāo)值，計(jì)算坐標(biāo)值和坐標(biāo)值輸入數(shù)控系統(tǒng)等工作，工作量大而繁雜，效率低，要求全神灌注，稍不留意，就會(huì)出錯(cuò)，甚至使零件報(bào)廢。

在數(shù)控系統(tǒng)中工件坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值是由G54～G59幾個(gè)指令設(shè)定的，選定G55指令建立坐標(biāo)系，Z軸設(shè)定器的標(biāo)準(zhǔn)高度取50mm，則XG55=XW=(X1+X2)/2，YG55=YW=(Y1+Y2)/2，ZG55=50 mm，利用宏程序可使用變量、能給變量賦值和算術(shù)運(yùn)算等功能，MDI方式的預(yù)置輸入和系統(tǒng)的記憶功能，在泵輪加工前，將找正后的XG55.，YG55和ZG55輸入，實(shí)現(xiàn)加工坐標(biāo)系的自動(dòng)設(shè)定。具體的做法是，編制宏程序本體預(yù)先輸入數(shù)控系統(tǒng)，找正時(shí)調(diào)出該程序，系統(tǒng)能自動(dòng)記錄尋邊器測(cè)得的X1、X2、Y1和Y2的值，并自動(dòng)計(jì)算XW和YW，設(shè)定工件坐標(biāo)。 基于FANUC－OIM系統(tǒng)，用宏指令編制的泵輪原點(diǎn)找正程序如下。

圖2 找正泵輪編程原點(diǎn)示意圖

五、大的切削用量，特別是高速切削，提高了切削的效率

由于數(shù)控機(jī)床具有剛性好、主軸轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給速度快、加速度大和防護(hù)性好的特點(diǎn)，為采用大切削用量提供了一個(gè)良好的加工平臺(tái)。數(shù)控機(jī)床的這些特點(diǎn)比普通機(jī)床占有很大的優(yōu)勢(shì)，只有采用大切削用量才能在提高生產(chǎn)率方面發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。因此，作者采用高的切削速度，以及在保證表面粗糙度要求的前提下采用大進(jìn)給量。鉆孔的切削速度和軸向進(jìn)給速度比傳統(tǒng)方法大大提高。加工時(shí)間短，工效高，成本低;高速排出的切屑帶走了大量的切削熱，且傳熱時(shí)間短，工件溫升低，內(nèi)應(yīng)力和熱變形小，精度高;切削系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)離機(jī)床的低階固有頻率，工件的表面粗糙度好;可省去切削液，實(shí)現(xiàn)干切削加工。

六、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)多種規(guī)格的泵輪孔系加工研究表明，上述泵輪孔系的數(shù)控加工方法行之有效，與傳統(tǒng)的劃線加工相比較，具有一系列的優(yōu)勢(shì):加工質(zhì)量好，加工效率高，操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。該方法不僅在單件、小批泵輪孔系加工中取得了好的效果，而且對(duì)具有相似孔系結(jié)構(gòu)的其它零件加工具有廣泛的應(yīng)用前景。

［1］楊志勤，潘志勇，楊安林.液力偶合器外殼數(shù)控加工中宏程序的用法與編程［J］.機(jī)床與液壓.2009(5).

［2］楊安林，楊志勤.數(shù)控加工中編程原點(diǎn)對(duì)工件孔群位置度的影響及對(duì)策［J］.湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2008，(6).

［3］楊志勤，楊安林.高速切削機(jī)床的進(jìn)展及對(duì)策［J］.湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2005，(4).

Research of NC Machining Method for Holes of Hydrodynamic Coupling Pump Wheel

YANG An－Lin YANG Zhi－Qin
(Hunan Industry Polytechnic，Changsha，410208，Hunan)

Pan by NC Machining was putted forward for holes problem of position precision and efficiency of hydrodynamic coupling shell，that was proper positioning，programing with macro program，volunteer aligning of work piece origin，increasing cutting speed and axial feed velocity and so on.Good effect was achieved in the holes NC machining.

holes of hydrodynamic coupling pump wheel;NC machining;method

TK3

= A

1671－5004(2010)03－0001－02

2010－04－25

湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)課題，課題編號(hào):GYKYZ200704

楊安林 (1945－)，男，湖南祁陽(yáng)人，湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教授，研究方向:機(jī)械工程。