數(shù)控車削圓球自動編程與手工編程方法應用分析*

2020-09-17 05:06:58魏鵬

機械研究與應用 2020年4期

魏鵬

(白銀礦冶職業(yè)技術學院，甘肅白銀 730900)

0 引言

加工圓球及圓弧面，難免會出現(xiàn)圓球不圓、圓弧過切與欠切、表面粗糙度不光滑等問題，這些問題會影響零件的配合以及密封性。所以,如何保證加工精度滿足圖紙設計要求才是關鍵，采用鑄造、鍛造、專用機床生產(chǎn)成本太高，采用普通機床生產(chǎn)效率低而且精度很難保證，采用數(shù)控車床，不僅表面質(zhì)量高，而且效率也高[2]。筆者主要通過圓弧刀車削圓球時分別采用數(shù)控車自動編程方法與手工編程方法的對比分析，得出了更加適用于圓球車削的方法，以保證零件精度滿足設計要求。

1 圓球的加工工藝要點分析

1.1 選擇35°右仿形刀加工圓球

經(jīng)畫圖分析,如圖1所示，35°仿形刀與圓球的表面會干涉，因為，圓球切線處的角度為21.75°，很明顯是仿形刀刀具的副偏角太小與零件擠壓造成了干涉。經(jīng)試車削，結果刀具與零件的干涉較大，故不能采用一把35°右仿形刀加工圓球。

圖1 圓球圖圖2 圓弧刀

1.2 選擇左右兩把35°仿形刀對接車削

經(jīng)試切削，右邊圓弧用右仿形刀，左邊圓弧用左仿形刀，這樣切削克服了刀具干涉，但是兩把刀具有對刀誤差，加工后會出現(xiàn)接刀痕，使圓球表面的形狀精度達不到所要求的標準，故不能采用此方法加工。

1.3 用一把圓弧刀加工圓球

加工該零件，選用刀具圓弧半徑為R4圓弧刀，如圖2所示。根據(jù)零件的大小及材質(zhì)，刀具圓弧半徑不易過大，如圓弧半徑過大，零件車削時，刀具與零件接觸面大，零件易發(fā)顫，使得圓球表面會出現(xiàn)顫刀痕。如圓弧半徑過小，刀具在縱向進給時，強度降低，影響加工精度。經(jīng)過試切削，從三個方向測量，如圖3～5所示，零件的形狀公差、尺寸公差完全符合圖紙要求。因為，圓弧刀加工圓球時，刀具的軌跡路徑是圓與圓相切，不會出現(xiàn)欠切或者過切現(xiàn)象[1]，如圖6所示。

圖3 中間測量圖4 左邊測量

圖5 右邊測量圖6 刀具精加工軌跡

2 手動編程與自動編程對比分析

2.1 手動編程

N1T0101(對刀時，按照90°外圓刀試切對刀即可)

N2M03 S600(轉(zhuǎn)速不易過高，易發(fā)顫)

N3G00 X62 Z10(循環(huán)安全點)

N4G71 U1 R0.5 P5 Q10 X0.5 Z0 F50(外圓車削循環(huán)指令)

N5 G01 X-4 F50(刀具圓心與圓球圓心重合)

N6Z0(端面與刀具圓弧相切)

N7G03 X16.26 Z-63.689 R33

(X坐標點：刀具圓心軌跡實際坐標-刀具直徑，Z坐標點：刀具圓心軌跡實際坐標點+刀具半徑。圓弧R值：零件圓半徑+刀具圓弧半徑)

N8G02 X15 Z-64.619 R1

(X坐標點：刀具圓心軌跡實際坐標-刀具直徑，Z坐標點：刀具圓心軌跡實際坐標點+刀具半徑。圓弧R值：零件圓半徑-刀具圓弧半徑)

N9G01 Z-70

N10 X62

N11G00 X100

N12Z100

N13M05

N14M30

2.2 加工圓弧編程相關定理的應用

刀具為一個圓，零件為一個圓，加工時只要保證刀片圓弧精度準確和兩圓的中心距不發(fā)生變化，那么，加工出的圓球精度就能保證。

(1) 兩圓外切的充分必要條件是圓心距等于兩圓半徑的和，即d=r1+r2。

(2) 兩圓內(nèi)切的充分必要條件是圓心距等于兩圓半徑的差的絕對值，即d=|r1-r2|。

2.3 自動編程

在CAXA數(shù)控車上自動編程時，零件的繪制比較簡單，然而加工的參數(shù)設置是關鍵。下面主要介紹了：①加工精度參數(shù)設置，如圖7所示，加工角度、副偏角干涉角度、主偏角干涉角度要設置合理，如設置不合理，刀具軌跡會出現(xiàn)欠切或者過切現(xiàn)象，刀具路徑生成不合理，影響加工精度和加工效率；②輪廓車刀參數(shù)設置，如圖8所示，因為加工時刀具是圓弧刀，對刀點選擇時，選擇刀尖圓心，刀具類型選擇時，選擇球形刀具。關鍵參數(shù)設置完后，系統(tǒng)自動生成刀具路徑及程序，如圖9所示。