球套類零件的數控車削工藝分析

1、    球套類零件的數控車削工藝分析    王定勇，覃濤摘 要 隨著機械制造技術的不斷進步和機械傳動系統對零件整體力學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前被廣泛應用，這一進步得益于數控技術的日臻成熟和生產工藝的快速進步和優(yōu)化。以生產實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影響加工生產效率的因素進行分析，最終為生產這類零件提供參考性的工藝分析案例。關 鍵 詞 球套類零件；工藝分析；定位與安裝；編程思路 tg519 文獻標志碼 a 2096-0603（2018）04-0220-02球套類零件廣泛應

2、用于軌道交通和某些具有特殊要求的場合，傳統的仿型加工很難達到設計所需的精度和表面粗糙度要求，因此利用數控設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實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圖1b所示的球套類零件，現已在普通車床上將內孔和端面加工完成，要求在數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行工藝分析。一、工件的定位與夾緊零件總長和孔已進行精加工并且達到了設計要求，熱扎坯料外圓直徑為70mm，需要在數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孔和其中一側端面定位。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，右側軸肩a面與三爪卡盤的卡爪端面緊貼定位，左側軸肩b面與坯料端面緊貼限位；左端是漲力心軸，結構由圓柱定位面（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。漲力錐設計成雙錐形狀，如圖3所

4、示。雙錐面能有效減小錐面與漲力心軸內錐面接觸時產生的摩擦力，漲力錐與心軸內錐孔通過m16的三角螺紋連接，旋轉漲力錐使其在心軸內部作微量移動，移動時通過雙錐面實現心軸對工件的夾緊與松開。二、編寫加工程序（一）走刀路徑的分析與選擇根據零件的結構分析可知，選用復合閉合循環(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45%左右，生產效率較低，不適合批量加工對效率的要求，經濟效益較差。為了提高加工效率，可選用cam（caxa數控車、mastercam或ug）軟件自動編程或直接采用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，具有簡單可靠易學的優(yōu)點。g00g03等基本指令功能十分強大，只要編程人員靈活應用，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計每一次走刀的軌跡（指令、起點、終點和進給速度等），涉及坐標計算和刀具補償等問題，因而表現出程序難編寫而加工高效的特點。（二）加工參考程序的編寫選用三菱品牌，型號為vnmg160404-na的涂層刀具進行車削加工，切削深度ap=1.5mm，精加工余量為0.5mm，粗精加工進給量分別為0.25mm/r和0.15mm/r，粗精加工轉速分別為700r/min和1450r/min?？傊?，球套類零件的圓弧插補往往會跨越象限，x、z軸滾珠絲杠的受力側將發(fā)生變化，若滾珠絲杠螺母副預緊較松或存在間隙，常會出現零件精度達不到要求或是補償不到位的問題。因此，加工跨象限圓弧零件時不但要調整好機床使其存在適當的預緊力，還要根據刀尖圓弧半徑的參數預留足夠的精加工余量才能加工出合格的零件來。參考文