球套類零件的數(shù)控車削工藝分析

1、    球套類零件的數(shù)控車削工藝分析    王定勇，覃濤摘 要 隨著機(jī)械制造技術(shù)的不斷進(jìn)步和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)零件整體力學(xué)性能要求的不斷提高，球套類零件從無法滿足精度要求到當(dāng)前被廣泛應(yīng)用，這一進(jìn)步得益于數(shù)控技術(shù)的日臻成熟和生產(chǎn)工藝的快速進(jìn)步和優(yōu)化。以生產(chǎn)實(shí)例來分析說明球套類零件定位、安裝和可靠的夾緊方法，并從走刀路徑優(yōu)化選擇的工藝層面對(duì)影響加工生產(chǎn)效率的因素進(jìn)行分析，最終為生產(chǎn)這類零件提供參考性的工藝分析案例。關(guān) 鍵 詞 球套類零件；工藝分析；定位與安裝；編程思路 tg519 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 a 2096-0603（2018）04-0220-02球套類零件廣泛應(yīng)

2、用于軌道交通和某些具有特殊要求的場合，傳統(tǒng)的仿型加工很難達(dá)到設(shè)計(jì)所需的精度和表面粗糙度要求，因此利用數(shù)控設(shè)備車削球套類零件就成為不二之選。球套類零件一般采用普通熱扎棒料或鍛造坯料，鍛造坯料一般都具備了球面外形的基本特征，本文將以具體的生產(chǎn)實(shí)例來分析這類零件的加工工藝問題。某軌道裝備企業(yè)需要利用圖1a所示的坯料批量加工生產(chǎn)圖1b所示的球套類零件，現(xiàn)已在普通車床上將內(nèi)孔和端面加工完成，要求在數(shù)控車床上加工球形外輪廓。下面分別從定位與裝夾和編程思路等方面來進(jìn)行工藝分析。一、工件的定位與夾緊零件總長和孔已進(jìn)行精加工并且達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，熱扎坯料外圓直徑為70mm，需要在數(shù)控車床上編程加工出球形外輪廓，從

3、定位與裝夾的角度分析只能利用內(nèi)孔和其中一側(cè)端面定位。為了保證同軸度和裝夾的可靠性（兩端壁后只有1.5mm，不宜用螺母壓緊）宜選用漲力心軸（相當(dāng)于小錐度心軸）來裝夾定位。心軸的右端為一段帶軸環(huán)的圓柱體，右側(cè)軸肩a面與三爪卡盤的卡爪端面緊貼定位，左側(cè)軸肩b面與坯料端面緊貼限位；左端是漲力心軸，結(jié)構(gòu)由圓柱定位面（45-0.1-0.25）、漲力錐孔、漲力螺孔（圖2）和漲力錐（圖3）等四部分構(gòu)成，其中在圓柱定位面上開了三條軸向漲力縫（120°，三等分圓周），使其具有良好的彈性，實(shí)體效果如圖4所示。漲力錐孔深85mm，錐度為20°，最大孔口直徑為42mm。漲力錐設(shè)計(jì)成雙錐形狀，如圖3所

4、示。雙錐面能有效減小錐面與漲力心軸內(nèi)錐面接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，漲力錐與心軸內(nèi)錐孔通過m16的三角螺紋連接，旋轉(zhuǎn)漲力錐使其在心軸內(nèi)部作微量移動(dòng)，移動(dòng)時(shí)通過雙錐面實(shí)現(xiàn)心軸對(duì)工件的夾緊與松開。二、編寫加工程序（一）走刀路徑的分析與選擇根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)分析可知，選用復(fù)合閉合循環(huán)指令g73編寫加工程序十分簡單，且程序簡短而可靠，走刀路徑如圖4a所示。然而刀路圖直觀地反映出了這種編程方式所形成的走刀路徑空走刀率高達(dá)45%左右，生產(chǎn)效率較低，不適合批量加工對(duì)效率的要求，經(jīng)濟(jì)效益較差。為了提高加工效率，可選用cam（caxa數(shù)控車、mastercam或ug）軟件自動(dòng)編程或直接采用g00g03和g90等基本指令編程

5、，形成長度不等的臺(tái)階狀刀具路徑，程序員可以控制任何一段路徑的走刀軌跡，避免了空走刀影響加工效率的問題，如圖4b所示。復(fù)合閉合循環(huán)指令g73適合加工已具備零件輪廓形狀（亦稱仿形加工）的鑄鍛件或者用在零件的試制程序編寫中，具有簡單可靠易學(xué)的優(yōu)點(diǎn)。g00g03等基本指令功能十分強(qiáng)大，只要編程人員靈活應(yīng)用，無論什么形狀的零件總能獲得很高的加工效率，但是編寫程序前需要設(shè)計(jì)每一次走刀的軌跡（指令、起點(diǎn)、終點(diǎn)和進(jìn)給速度等），涉及坐標(biāo)計(jì)算和刀具補(bǔ)償?shù)葐栴}，因而表現(xiàn)出程序難編寫而加工高效的特點(diǎn)。（二）加工參考程序的編寫選用三菱品牌，型號(hào)為vnmg160404-na的涂層刀具進(jìn)行車削加工，切削深度ap=1.5mm，精加工余量為0.5mm，粗精加工進(jìn)給量分別為0.25mm/r和0.15mm/r，粗精加工轉(zhuǎn)速分別為700r/min和1450r/min?？傊?，球套類零件的圓弧插補(bǔ)往往會(huì)跨越象限，x、z軸滾珠絲杠的受力側(cè)將發(fā)生變化，若滾珠絲杠螺母副預(yù)緊較松或存在間隙，常會(huì)出現(xiàn)零件精度達(dá)不到要求或是補(bǔ)償不到位的問題。因此，加工跨象限圓弧零件時(shí)不但要調(diào)整好機(jī)床使其存在適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，還要根據(jù)刀尖圓弧半徑的參數(shù)預(yù)留足夠的精加工余量才能加工出合格的零件來。參考文