內(nèi)螺紋套零件的數(shù)控車(chē)編程探究

方 鵬，黃焰霄

(樂(lè)山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 樂(lè)山 614000)

為便于固定，或傳遞動(dòng)力，工程中套類(lèi)、盤(pán)類(lèi)部件經(jīng)常采用螺紋連接方式，內(nèi)螺紋套作為一種可拆卸的固定連接，具有接搭簡(jiǎn)單、連接可靠、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，使用更為普遍，工程需求量大。但內(nèi)螺紋套零件在加工時(shí)，比通常的螺紋軸零件更復(fù)雜，存在因刀具和工件剛性不夠，加工表面會(huì)產(chǎn)生明顯震紋和工件變形大的問(wèn)題。本研究中的內(nèi)螺紋套零件由普通螺紋、螺紋退刀槽、外圓面等表面構(gòu)成，加工方式擬采用優(yōu)化工藝過(guò)程、改變刀具材料和提高切削要素的方法。筆者針對(duì)內(nèi)螺紋套零件進(jìn)行加工分析，對(duì)其數(shù)控加工的全過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

1 典型套類(lèi)零件的分析

如圖1為某零件工藝圖，由零件圖可知，其為典型內(nèi)螺紋套類(lèi)零件，尺寸公差范圍較小，有一定精度要求，結(jié)構(gòu)包括直線、倒角、臺(tái)階、凹圓弧、錐面和螺紋等，毛坯尺寸直徑φ50 mm，長(zhǎng)60 mm，材料為鋁。

圖1 零件圖

1.1 刀具選擇

從零件圖分析可知，零件結(jié)構(gòu)主要由直線、凹圓弧、錐面、內(nèi)螺紋、臺(tái)階、倒角等組成，由于加工該零件加工時(shí)內(nèi)孔刀伸出過(guò)長(zhǎng)，一般碳鋼刀具加工時(shí)震紋明顯，因此考慮選擇主偏角為90°的鎢鋼內(nèi)孔車(chē)刀和鎢鋼內(nèi)螺紋車(chē)刀，由此來(lái)提高刀具剛性，近而減少加工震動(dòng)性，可滿足全部加工需求。

1.2 工藝路線規(guī)劃

通過(guò)上述結(jié)構(gòu)分析及選擇的刀具類(lèi)型，草擬加工工藝思路如下：①裝夾棒料伸出20 mm以增加工件剛性，加工左側(cè)端面，光整后，以該端面圓心為零點(diǎn)建立第一個(gè)工件坐標(biāo)系；②粗精車(chē)工件內(nèi)輪廓；③工件換面裝夾棒料伸出20 mm，加工右端面內(nèi)孔，進(jìn)行內(nèi)孔車(chē)刀、內(nèi)螺紋車(chē)刀的對(duì)刀動(dòng)作，建立第二個(gè)工件坐標(biāo)系；④粗精車(chē)工件內(nèi)輪廓(螺紋不加工)；⑤加工M24×1.5的螺紋。

1.3 確定切削用量及加工工藝

根據(jù)零件的尺寸加工要求，為提高表面粗糙度，可適當(dāng)提高切削速度，加工工藝如表1所示。

表1 加工工藝

1.4 加工步驟

數(shù)控車(chē)床嚴(yán)格按照編寫(xiě)的加工程序指令進(jìn)行切削動(dòng)作，如前期未對(duì)工件、夾具、刀具、機(jī)床附件的相對(duì)位置考慮全面，則極易發(fā)生碰撞事故，因此，加工前分析裝夾條件、合理安排夾持姿態(tài)(如工件懸伸量)、刀具安裝正確和準(zhǔn)確設(shè)置工件坐標(biāo)系十分必要。

裝夾工件和刀具。 裝夾時(shí)，如不加工外圓，工件伸出長(zhǎng)度可為零件長(zhǎng)度的一半，但最終伸出長(zhǎng)度不能大于零件長(zhǎng)度的2/3，否則可能因懸伸過(guò)長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)時(shí)擺動(dòng)幅度過(guò)大發(fā)生安全事故。

由于零件上直線、倒角等結(jié)構(gòu)可先用內(nèi)孔車(chē)刀加工內(nèi)輪廓，然后換內(nèi)螺紋車(chē)刀加工M24×1.5螺紋，因此可把內(nèi)孔車(chē)刀、內(nèi)螺紋車(chē)刀分別裝在并排的兩個(gè)刀架上，以提升換刀效率。同時(shí)，考慮換刀時(shí)安全問(wèn)題，每把刀具加工結(jié)束后，都需要根據(jù)工件在主軸卡盤(pán)上的裝夾位置，刀具的實(shí)際安裝長(zhǎng)度合理設(shè)置換刀地點(diǎn)，以防刀塔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀具與工件干涉碰撞，保證換刀過(guò)程安全。

2 加工程序的編寫(xiě)

按照編寫(xiě)好的程序嚴(yán)格運(yùn)行各軸，準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)定位置就是數(shù)控加工的自動(dòng)加工過(guò)程。數(shù)控程序是在零件圖樣分析和工藝分析基礎(chǔ)上，用符合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)則的語(yǔ)句編寫(xiě)出來(lái)的，最終形成NC代碼文件。通過(guò)分析該套類(lèi)零件結(jié)構(gòu)—直線、臺(tái)階、凹圓弧、倒角、螺紋和錐面結(jié)構(gòu)，加工時(shí)需使用到的G指令有：G00快速運(yùn)動(dòng)指令、G01直線插補(bǔ)指令 、G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令、G71粗車(chē)復(fù)合循環(huán)指令、G92 螺紋切削循環(huán)指令等。 將程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，一種方法是通過(guò)點(diǎn)按操作面板字符鍵輸入，編程者能體驗(yàn)數(shù)控機(jī)床編程的實(shí)際操作，但需要利用面板將每個(gè)字符輸入，效率不高。另一種是在電腦上新建TXT文件，打開(kāi)編寫(xiě)完程序代碼后，使用U盤(pán)將TXT文件拷貝到數(shù)控系統(tǒng)中，該方法輸入速度較快。加工前需要將拷入的程序設(shè)置為主程序，可在系統(tǒng)的操作面板直接選擇，流程為：編輯→U盤(pán)目錄→選擇程序名→輸入 →編輯程序，參考程序如表2所示。

3 數(shù)控車(chē)床模擬加工及產(chǎn)品

利用數(shù)控系統(tǒng)自帶的刀路模擬功能校驗(yàn)刀具加工軌跡，發(fā)現(xiàn)程序問(wèn)題并修改，如程序沒(méi)有問(wèn)題，則關(guān)閉模擬功能。通過(guò)G00快速運(yùn)動(dòng)指令、G01直線插補(bǔ)指令、G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令、 G71粗車(chē)循環(huán)指令、 G92螺紋切削循環(huán)指令等實(shí)現(xiàn)套類(lèi)零件的外輪廓、螺紋、退刀槽等結(jié)構(gòu)的自動(dòng)加工操作。模擬加工路線結(jié)果如圖2所示，零件實(shí)際加工結(jié)果如圖3所示。

(a)左端工件模擬加工路線

(b)右端工件模擬加工路線

圖3 套類(lèi)零件加工實(shí)物

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)際零件加工結(jié)果證明，采用新的工藝過(guò)程、換用鎢鋼刀具材料，和提高切削速度，可避免因刀具和工件剛性不夠，加工表面會(huì)產(chǎn)生明顯震紋，和工件變形大的問(wèn)題。筆者對(duì)內(nèi)螺紋套零件進(jìn)行工藝制定，程序編輯，仿真模擬及零件加工，所述方法使得產(chǎn)品的加工工藝得到優(yōu)化，提高了零件的生產(chǎn)質(zhì)量，降低不過(guò)關(guān)率，因此可廣泛應(yīng)用于制造類(lèi)企業(yè)的新品研發(fā)生產(chǎn)中。