含深圓弧槽軸類零件的數(shù)控車削研究

韓秋燕，郝 杰，余 娟，陳冬梅，曲學(xué)太

（煙臺(tái)汽車工程職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系，煙臺(tái) 265500）

0 引言

機(jī)械加工中有很多軸類零件需要加工深圓弧槽，但是在數(shù)控車床上加工深圓弧槽，會(huì)產(chǎn)生較大的切削力，并且刀具易產(chǎn)生振動(dòng)和干涉，排屑比較困難，造成深圓弧槽的加工精度不高。因此制定合理的加工方案是深圓弧槽加工的關(guān)鍵。本文以圖1零件為例，以FANUC 0i系統(tǒng)的前置數(shù)控車床為載體，探討深圓弧槽的數(shù)控車削方案，并提出可行性的建議。

1 零件圖分析

零件如圖1所示，毛坯材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，直徑為60mm，長(zhǎng)度為122mm。工件左端Φ57已經(jīng)加工。右端含有圓柱面、臺(tái)階、錐面、圓弧面、深圓弧槽、外螺紋、退刀槽，其中深圓弧槽的加工是難點(diǎn)。

圖1 含深圓弧槽的軸

2 加工方案中的難點(diǎn)分析

加工本零件需要的刀具有外圓車刀、外切槽刀（寬3mm）、圓弧成型刀（半徑為2mm）、外螺紋刀。

2.1 外圓切削指令的選擇

常用的軸類粗加工復(fù)合循環(huán)指令有G71和G73[1]，雖然G73可以用于形狀不規(guī)則軸類零件的粗加工，但是這個(gè)零件的凹圓弧為90°，屬于深圓弧，如果用G73加工，空刀較多，所以選用粗車復(fù)合循環(huán)指令G71，但是由于G71指令在粗加工最后一刀時(shí)把凹圓弧一次切出，這樣容易引起過切，所以加工到深圓弧區(qū)域時(shí)，先平切，按照?qǐng)A柱面進(jìn)行加工到尺寸φ40，然后再針對(duì)深圓弧區(qū)分步進(jìn)行粗精加工。

2.2 圓弧成型刀的對(duì)刀

數(shù)控車加工圓弧是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，它是X和Z軸同時(shí)移動(dòng)進(jìn)給插補(bǔ)來完成的。對(duì)刀時(shí)需要x方向?qū)Φ逗蚙方向?qū)Φ?，零件的右端面中心為工件坐?biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)，圓弧成型刀的圓弧圓心為刀位點(diǎn)。

圖2 圓弧成型刀的刀位點(diǎn)

當(dāng)對(duì)x軸時(shí)，用試切法試切外圓，測(cè)量新車的這段外圓的直徑φD，那么X軸的對(duì)刀值為X=φD-d（d為圓弧成型刀的圓弧直徑），然后進(jìn)入形狀補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面，如圖3所示，將光標(biāo)移動(dòng)到與刀位號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置，輸入X的對(duì)刀值，按菜單軟件【測(cè)量】，對(duì)應(yīng)的刀具偏移量自動(dòng)輸入。

圖3 刀補(bǔ)設(shè)置界面

對(duì)Z軸，用圓弧刀碰零件的右端面，Z軸的對(duì)刀值為Z=0，然后進(jìn)入形狀補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面，將光標(biāo)移動(dòng)到與刀位號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置，輸入Z0，按【測(cè)量】軟鍵，對(duì)應(yīng)的刀具偏移量自動(dòng)輸入。

2.3 圓弧成型刀的走刀軌跡

利用圓頭成型刀進(jìn)行精加工深圓弧槽時(shí)。如果選用半徑5mm的圓弧成型刀，走刀軌跡可以直進(jìn)直退，一步到位，但是毛坯的材料為45號(hào)鋼，所以從強(qiáng)度方面考慮，選用半徑為2mm的圓弧成型刀逐步切削，編程時(shí)，為了使刀具實(shí)際切削刃的軌跡與深圓弧的輪廓一致，需要進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。加工軌跡如圖4所示。

圖4 深圓弧精加工的走刀軌跡

3 加工工藝路線的確定

根據(jù)以對(duì)加工方案中難點(diǎn)的分析，確定加工路線如下。

1）裝夾毛坯的左端，用外圓車刀平端面，?？傞L(zhǎng)至120±0.02范圍內(nèi)。

2）利用粗車復(fù)合循環(huán)指令G71和精加工指令G70粗精加工外圓。

3）利用外切槽刀加工3×2的退刀槽和粗加工深圓弧槽，此時(shí)深圓弧槽部位加工成階梯狀。

4）利用圓頭成型刀進(jìn)行精加工深圓弧槽。

5）加工外螺紋。

4 程序的編制

結(jié)合以上分析，外圓加工程序如下：

通過實(shí)際加工，發(fā)現(xiàn)采用此加工方案加工加工深圓弧凹槽，可以達(dá)到預(yù)想的加工效果。

5 結(jié)論

本文以含深圓弧槽的軸類零件為例，通過對(duì)加工工藝的分析，探討了切削指令的選擇、圓弧成型刀的對(duì)刀以及走刀軌跡等難點(diǎn)，制定了合適的加工方案，并通過實(shí)際加工證實(shí)，采用此加工方案能有效的解決深圓弧槽類的加工難點(diǎn)問題，具有重要的參考價(jià)值。

[1] 余娟,鮑湘之,劉鳳景.機(jī)械零部件數(shù)控加工技術(shù)[M].航空工業(yè)出版社,2013.