用普通車床加工曲線軸類零件的一種方法

羅智驍

（龍巖市新羅區(qū)萬安鎮(zhèn)人民政府 福建龍巖）

一、維修時制作零件的特點(diǎn)

對設(shè)備進(jìn)行維修時，經(jīng)常需要對損壞的零件進(jìn)行修理或更換。零件的更換主要通過購買或制作兩個渠道來實(shí)現(xiàn)。對于一臺機(jī)械設(shè)備而言，零件的損壞一般都是單件的。因此，當(dāng)購買不到的零件或者價格昂貴的零件需要重新制作時，一般只需要制作一到兩件，而且制作的成本不能高于購買的價格。

軸類零件是機(jī)械設(shè)備中占有比重較大的零件，損壞的概率也比較大。因?yàn)閾p壞件的制作只有一兩件，為了節(jié)省費(fèi)用，不宜制作專門的靠模來進(jìn)行加工，也不宜使用加工費(fèi)高的數(shù)控設(shè)備，因此普通設(shè)備，如C6140車床就是最佳選擇。

二、引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線的加工操作方法

1.畫圖

在電腦上按1∶1的比例畫“曲柄”的零件圖，再畫出圓弧車刀的1∶1正投影，再畫一條偏離曲線輪廓為圓弧車刀半徑5 mm的車刀軌跡線，如圖1中的虛線。

2.標(biāo)識曲線象限點(diǎn)和過渡點(diǎn)

將圓螺母端面和曲柄的Φ40±0.013 mm處外圓作為對刀原點(diǎn)（0，0）。并將曲線的幾處象限點(diǎn)和過渡點(diǎn)的位置用車刀輪廓標(biāo)識出來。如圖2所示。

3.取點(diǎn)

然后以X軸即大滑板的移動方向軸向?yàn)闄M坐標(biāo)，以Y軸即中滑板移動方向徑向?yàn)榭v坐標(biāo)，進(jìn)行取點(diǎn)，并記錄下所每個點(diǎn)的相對前一個點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值。取點(diǎn)的多少根據(jù)需要加工曲線的精度來確定。取樣的點(diǎn)數(shù)越多，精度越高。將圖2中虛線框內(nèi)最開始的一段直線和曲線輪廓單獨(dú)提取出來，詳細(xì)說明如何進(jìn)行取點(diǎn)的操作。

（1）如圖3所示，將圓弧車刀的輪廓移動到對刀位置，一側(cè)與圓螺母在A點(diǎn)接觸，另一側(cè)與曲柄的Φ40±0.013 mm處在B點(diǎn)接觸。確定出坐標(biāo)原點(diǎn)0的位置。

圖1 圓弧車刀運(yùn)行軌跡

圖2 標(biāo)識曲線象限點(diǎn)和過渡點(diǎn)

（2）以第一段圓弧的開始點(diǎn)1為起點(diǎn)，以象限點(diǎn)1的X軸坐標(biāo)為終點(diǎn)，劃一水平線。

圖3 對刀參考圖

（3）從1點(diǎn)開始，在X軸上每隔2 mm做豎直線與車刀軌跡相交。共產(chǎn)生18個交點(diǎn)，如圖3中點(diǎn)2到點(diǎn)19。從開始點(diǎn)1到象限點(diǎn)1的X軸坐標(biāo)，實(shí)際尺寸為36.028 mm，此處主要討論的是方法原理，為了計(jì)算方便故將0.028 mm忽略。

（4）利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對每兩個點(diǎn)之間的相對位置進(jìn)行測量。如圖3中點(diǎn)1相對點(diǎn)0的距離為（X3.97，Y0），點(diǎn)2相對點(diǎn)1的距離為（X2，Y0.79），點(diǎn)3相對點(diǎn)2的距離為（X2，Y0.74），依此類推，將各點(diǎn)的相對距離記錄下來，同時將相對距離換算成為大滑板和中滑板的進(jìn)刀格數(shù)（C6140車床，大滑板轉(zhuǎn)1格為1 mm，中滑板轉(zhuǎn)1格為0.05 mm），并制成表1。

表1 各點(diǎn)進(jìn)刀參考表

4.操作

（1）在車床上按照計(jì)算好的坐標(biāo)數(shù)值表，對大滑板和中滑板逐一進(jìn)行進(jìn)刀操作。這里還是以最開始一段直線和曲線輪廓為例來說明操作過程。

（2）先進(jìn)行對刀操作，確定坐標(biāo)原點(diǎn)位置0。

（3）操作大滑板沿進(jìn)刀方向（逆時針）轉(zhuǎn)動3.97格（3.97格不好操作，可以使用百分表控制車刀的移動距離），中滑板不動，車刀移動到點(diǎn)1的位置。

（4）操作大滑板沿進(jìn)刀方向轉(zhuǎn)動2格后，再將中滑板沿進(jìn)刀方向（順時針）轉(zhuǎn)動15.8格（中滑板轉(zhuǎn)15.8格不好控制，可以使用百分表來精確控制進(jìn)刀距離。先轉(zhuǎn)15格，然后再用百分表控制0.8格即0.04 mm的進(jìn)刀量），車刀移動到點(diǎn)2位置。

（5）操作大滑板沿進(jìn)刀方向轉(zhuǎn)動2格后，再操作中滑板沿進(jìn)刀方向轉(zhuǎn)動14.8格，車刀移動到點(diǎn)3位置。

依此類推，通過大滑板和中滑板的配合一步一步操作，將第一段圓弧加工出來。第二段圓弧從象限點(diǎn)1到過渡點(diǎn)1，這段圓弧的前大半段和第一段圓弧完全對稱，只需要將中滑板的進(jìn)刀操作改成退刀操作，大滑板仍舊是一次轉(zhuǎn)2格，就可以把大部分的第二段圓弧加工完成。

需要注意的是第一段圓弧中滑板都是在進(jìn)刀，即車刀逐漸往軸心靠近，而過了象限點(diǎn)后的第二段圓弧，中滑板是在退刀操作，車刀逐漸遠(yuǎn)離軸心。退刀的操作方向?yàn)槟鏁r針方向，而且在把進(jìn)刀變成退刀操作的時候，要注意將中滑板進(jìn)給絲桿的間隙給排除后再按計(jì)算出來的格數(shù)進(jìn)行操作。再往后段的圓弧的加工方法也依此類推。

三、曲柄加工中引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件后的優(yōu)點(diǎn)

1.操作容易

整個加工過程，所有的大滑板和中滑板的進(jìn)刀或者退刀的操作都是按照固定的數(shù)值來進(jìn)行。完成就是傻瓜式的操作，只要會轉(zhuǎn)手柄就可以。

2.尺寸精度高

通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)后，車刀的運(yùn)動軌跡完成符合所需加工的輪廓軌跡，整個加工過程完全不需要使用半徑樣板進(jìn)行測量。只要控制對曲線輪廓采樣點(diǎn)數(shù)的多少，就可以控制輪廓的形狀精度。高采樣點(diǎn)數(shù)下加工出的含有復(fù)雜曲線輪廓的軸的尺寸形狀精度完全可以比擬數(shù)控車床加工精度。

3.加工效率高

相比傳統(tǒng)的操作，需要加工一點(diǎn)輪廓，然后停車使用半徑樣板測量，然后啟動再加工一點(diǎn)輪廓，如此不斷的反復(fù)加工、停車、測量、啟動、加工……，非常耗時的方法。在引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法后，整個過程不需要停車。只要不斷的轉(zhuǎn)動大滑板和中滑板進(jìn)行進(jìn)刀就可以完成了。加工效率大大加快。

四、結(jié)論

在維修設(shè)備時候，需要重新制作一根或者兩根包含有復(fù)雜曲線的軸類零件時，引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件后，對此類零件的制作效率提高很大，尺寸精度能夠保障，工人的操作簡便快捷。特別是對新時期的有計(jì)算機(jī)操作基礎(chǔ)的技術(shù)工人而言，在平時的工作中使用普通車床加工復(fù)雜曲線的機(jī)會很少，要學(xué)會并掌握傳統(tǒng)加工曲線的方法更加沒有機(jī)會。使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件后，將這一復(fù)雜的操作變得數(shù)字化，直觀化，對工人的操作技能要求大大降低。

在分析加工內(nèi)梯形螺紋進(jìn)刀量時，由于是內(nèi)梯形螺紋，無法通過直觀來控制切削用量，而引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的操作方法，將零件和內(nèi)梯形螺紋車刀按1∶1比例畫出來，則可以精確的計(jì)算出進(jìn)刀量，使每次進(jìn)刀量都一致，讓操作變得簡便，加工效率提高。由此可見，引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的操作方法，不僅在加工復(fù)雜的曲線輪廓中可以使用，也可以推廣到其他加工工序中。

因此在普通車床上加工單件包含有復(fù)雜曲線的軸時，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件引入進(jìn)來，對曲線輪廓進(jìn)行分析計(jì)算的操作方法，省時省力省人工，十分利于推廣使用。