腰鼓形兜孔保持架數(shù)控車加工

郭鷹，黃忠勝

(貴州天馬虹山軸承有限公司，貴州 安順 561000)

1 概述

某腰鼓形兜孔保持架結(jié)構(gòu)如圖1所示，其使用工況復(fù)雜，精度要求較高。保持架材料為40GrNiMoA優(yōu)質(zhì)合金鋼，其強(qiáng)度高、耐磨性能好，但不易加工，加工過程中刀具磨損快，更換頻率高，尺寸難以控制，直接影響兜孔表面粗糙度和生產(chǎn)效率。特別是對于腰鼓形保持架兜孔，上下孔口小，中間孔徑大。若采用傳統(tǒng)的高速鋼刀具鉆、鉸孔工藝，需要設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工裝或刀具，且精度很難達(dá)到工藝要求。因此，在深入分析該種保持架的結(jié)構(gòu)特點及加工中出現(xiàn)的問題基礎(chǔ)上，經(jīng)反復(fù)試驗后，采取在數(shù)控車床上一次裝夾完成腰鼓形兜孔的定位、鉆孔和鏜孔。

圖1 腰鼓形兜孔保持架結(jié)構(gòu)

2 加工工裝的設(shè)計

由于車床加工時工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，刀具作進(jìn)給運(yùn)動，為了加工出腰鼓形兜孔，必須使每一個要加工的兜孔軸線與車床主軸軸線重合。設(shè)計工裝結(jié)構(gòu)如圖2所示，由底座、旋轉(zhuǎn)定位桿、定位銷、調(diào)整塊、壓板(或平衡塊)和上、下螺母組成。錐形底座與主軸錐形孔緊密配合，使主軸帶動工裝和工件一起旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)定位桿等分孔采用精密鏜床加工，可以根據(jù)工件的大小及兜孔等分?jǐn)?shù)加工出多種規(guī)格的產(chǎn)品，減少了工裝部件的重復(fù)制造。在旋轉(zhuǎn)定位桿和工件之間可加一個調(diào)整塊，用于調(diào)整使兜孔軸線與車床主軸軸線重合，并控制兜孔中心與基面尺寸一致。根據(jù)實際加工情況也可以把調(diào)整塊與旋轉(zhuǎn)定位桿做成一體，從而減少配合誤差，提高工件加工精度。定位銷與旋轉(zhuǎn)定位桿上的定位孔配合，在加工中用于工件兜孔等分精度的控制。平衡壓板一方面使工件通過上螺母壓緊在旋轉(zhuǎn)定位桿上，一方面由于該工裝的重心偏離機(jī)床主軸軸線，高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生離心力，使機(jī)床產(chǎn)生振動，影響工件表面加工質(zhì)量，不同厚度的平衡壓板可以起到平衡工裝的作用，減小離心力，避免機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生振動。下螺母用于把分度定位桿緊固在底座上。

1—工件；2—壓板；3—上螺母；4—下螺母；5—旋轉(zhuǎn)定位桿；

3 加工原理及編程

兜孔加工如圖3所示。首先把底座裝入數(shù)控車床主軸錐孔中，用拉桿通過底座上內(nèi)螺紋拉緊底座，保證良好的連接強(qiáng)度。選擇一個合適的平衡壓板，用上螺母將旋轉(zhuǎn)定位桿上的工件料坯壓緊，并把旋轉(zhuǎn)定位桿裝入底座上的基準(zhǔn)孔中，定位銷插入旋轉(zhuǎn)定位桿上的等分孔內(nèi)，用下螺母緊固旋轉(zhuǎn)(分度)定位桿使兜孔軸線與機(jī)床主軸軸線重合。啟動機(jī)床后主軸帶動工裝和工件高速旋轉(zhuǎn)，通過數(shù)控程序控制刀具軌跡及數(shù)控旋轉(zhuǎn)刀架的自動換刀，可分別對兜孔進(jìn)行定位、打中心孔、鉆孔和鏜孔加工，當(dāng)加工完一個兜孔后刀架自動退到安全位置，主軸停止旋轉(zhuǎn)，此時松開下螺母，使旋轉(zhuǎn)定位桿上的等分孔脫離定位銷，并轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)定位桿至下一個等分孔，然后插入定位銷，旋緊下螺母，進(jìn)行下一個兜孔的加工。數(shù)控機(jī)床(980TD)加工程序如下：

圖3 兜孔加工示意圖

O1234

N1 G00 X150.00 Z150.00 ； 快速移動至換刀點

N2 T0101 ； 選擇1號刀(中心鉆)

N3 M03 S1000 ； 主軸(正轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速850 mm/min

N4 M08 ； 開啟冷卻液

N5 G00 X0.00 Z1.00 ；快速定位

N6 G01 Z-3.00 F50 ；加工中心孔

N7 G00 Z5.00 ；退刀

N8 X150.00 Z150.00 ；回?fù)Q刀點

N9 T0202 ；選擇2號刀(鉆頭)

N10 M03 S400 ；主軸(正轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速400 mm/min

N11 G00 X0.00 Z1.00 ；快速定位

N12 G01 Z-15.00 F50 ；鉆孔加工

N13 G00 Z5.00 ；退刀

N14 X150.00 Z150.00 ；回?fù)Q刀點

N15 T0303 ；選擇3號刀(鏜孔刀)

N16 M03 S850 ；主軸(正轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速400 mm/min

N17 G00 X14.260 Z1.00 ；快速定位

N18 G41 ；刀尖圓弧補(bǔ)償

N19 G01 Z-0.500 F30 ；直線切削

N20 G01 X14.600 Z-0.794 ；錐度切削

N21 G01 Z-7.656 ；直線切削

N22 G01 X14.260 Z-7.950 ；錐度切削

N23 G01 Z-9.950 ；直線切削

N24 G00 X9.00 ；快速定位

N25 G00 Z5.00 ；退刀

N26 G40 ；取消刀具補(bǔ)償

N27 G00 X150.00 Z150.00 ；回?fù)Q刀點

N28 M05 ；主軸停止旋轉(zhuǎn)

N29 M09 ；關(guān)閉冷卻液

N29 M30 ；程序結(jié)束

4 結(jié)束語

通過創(chuàng)新改進(jìn)了腰鼓形保持架兜孔加工用傳統(tǒng)工裝的設(shè)計，實現(xiàn)了車床數(shù)控自動化生產(chǎn)，實際使用表明，改進(jìn)后的工藝不僅方便了工件的加工，滿足了工件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求，而且提高了加工效率，顯著降低了零件的生產(chǎn)成本，減輕了操作者的勞動強(qiáng)度。