在經(jīng)濟型數(shù)控車床上進(jìn)行雙“∞”字油槽的加工

沈上歷，廖 青

（廣州白云工商高級技工學(xué)校，廣東 廣州510450）

隨著對機械結(jié)構(gòu)功能要求的不斷提高，對一些零件的結(jié)構(gòu)也提出了很高的要求，軸套內(nèi)表面油槽的形狀就是其中的一個代表。為了能更好的起到潤滑的效果，油槽做成“∞”字型回路，這種油槽回路廣泛應(yīng)用在機械傳動的潤滑當(dāng)中。我校辦工廠汽修車間新引進(jìn)的輪式裝載機工作裝置中應(yīng)用了許多軸套，其內(nèi)表面有雙向“∞”字形油槽，如圖1所示，油槽的展開圖如圖2所示。

圖1 軸套雙向“∞”字形油槽

圖2 油槽的展開圖

1 雙“∞”油槽的加工的難點

圖1所示雙“∞”字油槽的加工，其特點是在不損壞密封槽的情況下，進(jìn)行大螺距左、右旋雙向螺紋的切削。

使用普通車銑床加工此類產(chǎn)品，不僅加工精度低、勞動強度大，而且需要設(shè)計掛輪以及分度盤的計算，對機床操作人員的技術(shù)水平要求極高，同時此類產(chǎn)品，尺寸一般都比較短小，油槽要求的導(dǎo)程又大，技術(shù)工人操作時稍有不慎就會損壞密封槽，造成廢品。

使用加工中心或數(shù)控銑床加工此類產(chǎn)品，需要設(shè)計專用的彈性刀具及工裝夾具，同時要求編程及操作人員處理，從同一位置進(jìn)退刀進(jìn)行分層多次循環(huán)切削的技術(shù)難點，造成了進(jìn)退刀節(jié)點計算及程序編制的困難，而且設(shè)備昻貴，增加了加工成本。

為了提高該種油槽的加工質(zhì)量和效率，降低制造難度和成本，筆者在實際工作中總結(jié)了一種簡單快捷的加工方法—兩軸借螺距的方法，在經(jīng)濟型數(shù)控車床上來實現(xiàn)雙“∞”油槽的加工，下面以廣州數(shù)控GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)為例做具體闡述。

2 經(jīng)濟型數(shù)控車床加工雙“∞”字油槽的原理分析

GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)是廣州數(shù)控設(shè)備有限公司開發(fā)研制的普及型、經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的性價比較高，在珠三角地區(qū)機械制造企業(yè)中應(yīng)用比較廣泛。

2.1 經(jīng)濟型數(shù)控車床螺紋切削指令

在目前的經(jīng)濟型數(shù)控車床中，螺紋切削一般有兩種加工方法：G32直進(jìn)式切削方法和G76斜進(jìn)式切削方法，兩種加工方法的編程指令如下：

（1）等距螺紋切削指令：G32 X(U)__Z(W)__F__；

其中X、Z是指螺紋終點坐標(biāo)值，U、W是指切削終點相對起點的增量值，F(xiàn)是指螺紋導(dǎo)程。G32螺紋切削背吃刀量分配方式一般為常量值，由編程人員編程給出，采用雙刃直進(jìn)式切削方法，不能自動返回到螺紋切削起點，需要程序指令指定退刀[1]。

（2）多重螺紋切削循環(huán)指令：

G76 P（m）（r）（a）Q（Δdmin）R（d）；

G76 X（U）Z（W）R（i）P（k）Q（Δd）F（l）；

其中m為精加工重復(fù)次數(shù)；r為倒角寬度；a為刀尖角度；Δdmin為最小背吃刀量，當(dāng)每次背吃刀量小于Δdmin時，背吃刀量限制在這個值上；d為精加工留量；i為螺紋部分的半徑差；k為螺紋牙高；Δd為第一次切削的背吃刀量；1為螺紋螺距。G76編程背吃刀量分配方式一般為遞減式，其切削為單刃切削，背吃刀量由控制系統(tǒng)自動計算給出[1]。

2.2 等距螺紋切削指令G32的特點

由于經(jīng)濟型數(shù)控車床中并沒有多頭螺紋的切削指令，即不能夠自動分度，因此像雙“∞”油槽的加工就不能直接調(diào)用指令進(jìn)行加工，但GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)等距螺紋的切削指令G32具有以下特點：當(dāng)前程序段為螺紋切削，下一程序段也為螺紋切削，在下一程序段切削開始時不檢測主軸位置編碼器的一轉(zhuǎn)信號，直接開始螺紋加工，此功能可實現(xiàn)連續(xù)螺紋加工[2]。程序段解析如下：

N30 G32 Z__F__；(等導(dǎo)程螺紋切削運動)

N40 G32 X__F__；(在此程序段的前面，不檢測一轉(zhuǎn)信號)

N50 G32 Z__F__；(此程序段也是螺紋切削)

N60 G32 X__F__；(在此程序段前，也不檢測一轉(zhuǎn)信號，即可以加工連續(xù)螺紋，)

2.3 雙“∞”字油槽工件形成的過程

雙“∞”字油槽工件的形成，如同螺紋的形成，工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具移動一個導(dǎo)程的距離，工件繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，刀具繼續(xù)移動，這樣就可以車出連續(xù)的油槽，若工件旋轉(zhuǎn)兩周，刀具作一次往復(fù)螺紋切削運動，這樣就可以車出“∞”字油槽，且起點和終點重合。

當(dāng)?shù)诙温菁y切削進(jìn)刀時，工件正好從旋轉(zhuǎn)180o后的位置切進(jìn)，刀具再作一次往復(fù)螺紋切削運動，這樣就可以車出雙“∞”字油槽。因此，根據(jù)切削螺紋時工件旋轉(zhuǎn)角度與導(dǎo)程的關(guān)系，我們只要在第二次進(jìn)刀之前，都采用螺紋指令空切運行，并且空切移動1/2導(dǎo)程，就能自動的、準(zhǔn)確的從180°位置切入，這樣就實現(xiàn)了在經(jīng)濟型數(shù)控車床上加工雙“∞”字油槽工件。

2.4 導(dǎo)程與分度的關(guān)系

對于雙線螺紋，分度為180°，螺紋切削第二次進(jìn)刀時只要空切移動1/2P（P表示導(dǎo)程），即一個螺距；對于三線螺紋，分度為120°，第二次進(jìn)刀時只要空切移動1/3P，即一個螺距，第三次進(jìn)刀時只要空切移動2/3P，即兩個螺距……，依次類推，只要在下一次螺紋切削進(jìn)刀前，采用螺紋切削空走螺距的整數(shù)倍（即所謂的借螺距），就能實現(xiàn)自動分度，從而實現(xiàn)在不損壞密封槽的情況下，進(jìn)行雙“∞”字油槽的切削。

筆者在GSK980T經(jīng)濟型數(shù)控車床的上完成了雙“∞”字油槽的加工，實踐證明了，使用兩軸借螺距的方法來實現(xiàn)雙“∞”字油槽的加工，也不失為一種解決問題的方法。下面以圖3為例，來具體闡述該方法的使用。

圖3 雙“∞”字油槽產(chǎn)品效果及零件圖

3 雙“∞”字油槽的編程與加工

以圖3產(chǎn)品為例。對該外圓的雙“∞”字油槽工件進(jìn)行編程與加工。該工件是一個典型的雙“∞”字油槽工件，導(dǎo)程為56 mm，螺距為28 mm，牙型為圓弧形，槽深為2 mm.加工程序及說明如下：

主程序：

O1111；

N10 T0303；(使用3mm的圓弧螺紋刀)

N20 G99 S1 M3；(38r/min)

N30 G00 X40 Z50；(螺紋起始點)

N40 M98 P202222；(調(diào)用雙“∞”字油槽加工子程序20次)

N50 G00 X100 Z100；(返回?fù)Q刀點)

N60 M05；(停止主軸)

N70 M30；(程序結(jié)束)

子程序：

O2222；

N80 G0 U-0.1；（螺紋加工每次背吃刀量0.1mm，調(diào)用20次，油槽深度為2 mm）

N90 G32 Z-4 F56；(導(dǎo)入段，此處必須螺紋切入，不然就損壞了密封槽了)

N100G32U-4；（X方向螺紋進(jìn)刀至油槽起始位置）

N110 G32 Z-60；(檢測主軸位置編碼器的一轉(zhuǎn)信號，并0°切進(jìn)完成Z方向第一條右旋螺紋切削)

N120 G32 Z-4；(以下程序開始不檢測主軸位置編碼器的一轉(zhuǎn)信號，連續(xù)完成Z方向第一條左旋螺紋切削)

N130 G32 U4；

N140 G32 Z8；（N130N140程序段螺紋空切退出，X、Z 兩軸和借了 1/4P，實現(xiàn) 90°分度）

N150 G32 Z-4；

N160 G32 U-4；（N150N160程序段再次螺紋空切退出，此處X、Z兩軸也和借了1/4P，實現(xiàn)了180°分度；至此，兩軸一起合借了1/2P，即一個螺距；雙向“∞”字油槽分度成功，且進(jìn)、退刀都不會損壞密封槽）

N170 G32 Z-60；（180°切進(jìn)，并完成 Z 方向第二條右旋螺紋切削）

N180 G32 Z-4；(連續(xù)完成Z方向第二條左旋螺紋切削)

N190 G32 U4；(螺紋空切退出)

N200 G00 Z50；(返回起始點)

N210 M99；(返回主程序)

以上所述是雙“∞”字油槽的加工，此方法對于其他的多頭螺紋加工也適用，前提是借到正確的螺距，在加工內(nèi)槽時注意X方向不能借太大距離（避免刀背與內(nèi)壁發(fā)生干涉），可采用X軸借少，而Z軸借多的原則，只要保證兩軸合借到能正確分度所需要的螺距即可。

同時，在應(yīng)用時還需要注意以下幾點：

（1）G32直進(jìn)式切削方法，由于兩側(cè)刃同時工作，因此兩側(cè)刃磨損較大。加工時應(yīng)充分澆注冷卻液。

（2）根據(jù)不同的要求合理選擇刀具寬度；

（3）根據(jù)不同情況正確設(shè)定切削起始點、終止點的位置；

（4）由于大螺距螺紋的螺紋升角較大，且兩側(cè)忍同時工作，所以刀具兩側(cè)切削刃的刃磨后角等于工作后角加上最大螺紋升角 ψ，即 ao=(3°～5°)+ ψ，但同時又要保證刀具的剛性[3]。

4 結(jié)束語

本文根據(jù)經(jīng)濟型數(shù)控車床可以加工連續(xù)螺紋的特點，以及螺紋導(dǎo)程與分度之間的關(guān)系，引伸出一種兩軸借螺距的加工方法，加工雙“∞”字油槽工件，且適用于其他多頭螺紋，解決了經(jīng)濟型數(shù)控車床不能自動分度加工多頭螺紋的缺點，并且通過此方法加工出來的零件均能滿足使用要求，從而證明此方法的可行性。但該方法存在的缺點是加工大螺距油槽，由于螺紋升角較大，對刀具的形狀和剛性是一個很大的考驗。

[1]楊 琳.數(shù)控車床加工工藝與編程[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006:86-116.

[2]廣州數(shù)控設(shè)備有限公司.GSK980TD車床CNC使用手冊[Z].廣州：2007.

[3]王公安.車工工藝學(xué)[M].第四版北京：中國勞動社會保障出版社，2009:91-97.