卷筒繩槽數(shù)控車削加工程序設(shè)計(jì)

■ 江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校 （214433） 彭 正 黃冬英

卷筒是起重設(shè)備中的重要組成部分，而卷筒繩槽是卷筒上的關(guān)鍵。卷筒繩槽在普通車床上加工質(zhì)量差、效率低，對操作者來說勞動(dòng)強(qiáng)度大、技能要求高；在數(shù)控車床上根據(jù)編制的數(shù)控加工程序自動(dòng)完成繩槽加工，所加工的零件質(zhì)量高、操作者勞動(dòng)強(qiáng)度低。卷筒繩槽屬于圓弧螺紋車削加工，但相對于一般螺紋加工，由于其螺距大、牙型復(fù)雜且車削刀數(shù)多，編程相對復(fù)雜。下面介紹一種卷筒繩槽的數(shù)控車床加工程序編制方案，為了突出繩槽的數(shù)控加工程序編程原理和方法，對卷筒的其余外形作簡化處理。

1. 分析零件圖

圖1 卷筒繩槽繩

如圖1所示為卷筒繩槽的工件簡圖，材料為Q345B，本文主要分析圖中繩槽的加工。該繩槽的實(shí)質(zhì)為在外圓輪廓上加工圓弧螺紋，螺距P=22mm，螺紋深7.5mm，螺紋外徑為300mm，該圓弧螺紋的牙型由三段相切的圓弧組成。

該繩槽按先粗加工后精加工的原則完成。粗、精車均使用R2mm的圓頭車刀，粗車完成后更換精車刀片進(jìn)行精加工。編程原點(diǎn)選取在零件右端面的中心。

2. 編制粗車程序

一般情況下，選取圓弧車刀的刀尖圓弧中心為加工螺紋的刀位點(diǎn)，即圓弧車刀刀尖中心是編程的基準(zhǔn)點(diǎn)，它與實(shí)際參與車削的圓弧刀刃（同時(shí)亦是車刀加工出的輪廓）在圓周上相差一個(gè)刀尖半徑值。

本螺紋牙型由三段相切圓弧組成，但左右兩側(cè)頂部的圓弧較小，在粗加工中為了簡化編程，忽略兩倒角圓弧段，由整段R10.5mm圓弧牙型來分析粗車編程軌跡?？紤]到粗車后需留0.5mm的單邊精車余量，且X向進(jìn)刀起始位置需向輪廓外延伸一個(gè)刀尖圓弧半徑值（2mm），得到一個(gè)半徑為8mm、深度為7mm的半圓弧區(qū)域，作為刀位點(diǎn)在螺紋起始處的運(yùn)動(dòng)軌跡范圍，如圖2所示。粗車分若干層（本設(shè)計(jì)分10層，每層0.7mm），某層分刀數(shù)的多少與Z向切削量（取2mm）及該層的槽寬有關(guān)，相關(guān)計(jì)算方法如圖3所示。

根據(jù)以上分析，編制出繩槽的粗車程序，掃描如圖4所示二維碼進(jìn)行閱讀。

3. 編制精車程序

精車時(shí)采用R2mm的精加工圓弧車刀，車刀刀位點(diǎn)（刀尖圓弧中心）在螺紋起始處的運(yùn)動(dòng)軌跡為牙型輪廓向外偏移2mm后的輪廓軌跡，仍有三段相切圓弧組成。

對于中間大圓弧精車刀路軌跡，采用宏程序編寫。而兩端的小圓弧，由于弧長短，采用相關(guān)CAD軟件直接找出各軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)值更方便，相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)及編程計(jì)算思路如圖5所示。

圖2 粗車編程示意圖

圖3 粗車第一層編程示意圖

根據(jù)以上分析，編制出繩槽的精車程序掃描圖4所示二維碼瀏覽詳情。

圖4 程序二維碼

4. 程序的改進(jìn)

在試制過程中，使用以上程序雖能比較順利地完成了繩槽的加工，但在最后精車至牙槽底部時(shí)，出現(xiàn)了輕微的振動(dòng)現(xiàn)象。分析原因，問題出在粗車時(shí)的最后一層上。

根據(jù)粗車編程思路及所編程序，車刀在最后一層的圓弧凹槽底部僅車一刀（此處#12=0，車刀無法向兩側(cè)進(jìn)給粗車），這導(dǎo)致留下了更多的余量，如圖6所示。

為了解決以上問題，將原先最后一層分成兩層來車削，考慮到車削后所留余量的均勻，最后一層的切削量取0.2mm，這樣粗車后產(chǎn)生的多余量大大減少，如圖7所示。根據(jù)上述思路，對粗車程序進(jìn)行修改，掃描圖4二維碼閱讀。

5. 結(jié)語

以上是一種卷筒繩槽的數(shù)控車削粗、精加工程序，其編程思路和程序內(nèi)容對于其他類型的繩槽加工也有一定的參考價(jià)值。其中程序指令、宏程序格式雖以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為例，對于西門子、華中數(shù)控系統(tǒng)，只需參照相關(guān)說明書等對程序作相應(yīng)的修改即可使用。

圖5 精車編程示意圖

圖6

[1] 卞克浪. 數(shù)控車銑中的螺紋宏程序應(yīng)用 [J]. 金屬加工（冷加工），2012（11）：62-63.