凹凸槽零件的数控加工

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凹凸槽零件的数控加工利用普通车床去加工角轮这类有角度的机械零件常用有两种方法：一种是当车削较短的圆锥角度时，一般是用转动小滑板法，车削时把小滑板转动一个圆锥半角a/2,使车刀的运动轨迹与所要车削的圆锥素线平行即可，同时要注意转动小滑板时一定要留意转动方向正确。另一种是用成型刀加工法。这两种方法存在的缺点是：因受小滑板的行程限制，只能加工长度较短的圆锥;车削时只能手动进给，劳动强度大;表面粗糙度难以控制;用成型法车床要具有良好的刚性，否则容易引起振动，并只适用于车削较短的外圆锥;生产效率低。所以车工师傅因其加工效率低都不愿加工这类零件，特别是凹槽类零件更不愿加工。随着科学技术的飞速发展，数控车床由于具有高效率& #65380;高精度& #65380;和高柔性的特点，在机械制造业中得到日益广泛的应用，已成为目前应用最广泛的数控机床之一。上述零件在数控车床上编程加工就能达到事半功倍的效果
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本地是石材生产基地，有很多生产桥切机的石材机械厂，桥切机上有很多个导轨角轮是属于凸凹槽零件，如图1、图3所示，由于厂家多数是用普通车床加工这些零件，厂家知道本校有数控车床就要求帮其加工这些零件。
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, L7 u8 v) W' n) H" A" v5 Q2 X) K一、凸槽角轮的数控加工

1.零件图的工艺及难度分析

  M3 p9 g$ [7 `" M7 c) O; E6 R9 f如图1所示，该零件包括内& #65380;外圆柱面，端面，夹角为110°的两个锥面的加工。难度在于两个锥面较难加工，特别是靠近三爪卡盘处的锥面，刀具要用左偏刀，工件坐标系设定有一定的难度。

4 ?4 j, v' I; w+ K' Q2 H图1 凸槽角轮零件图

2.加工方案的确定

从厂家处了解到毛坯为Φ120×56mm的45#圆钢，他们在普通车床的加工方法是车出一端装夹位后一次加工出来，再掉头把装夹位用端面刀切去。我们经过讨论确定有两种方案。
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方案一：用焊接驳长工件去加工的方法。考虑到本校有一批Φ60mm废旧圆钢管及本校刚有两个考证实习班，为了减少厂家的材料成本，我们要求厂家可将毛坯长度由56mm减少到50mm再要求学生在焊工实训时把长60mm钢管焊在已加工好端面的工件中心上(要焊牢)，加工时用三爪卡盘装夹焊接钢管就可以一次加工出来，加工完后调头加工另一端面至尺寸。这样可以一物多用。

方案二：采用心轴夹具装夹的方法加工。我们请工厂的老师傅到学校车间实地指导，他们要求把数控车床重新校正水平，并把三爪卡盘的三个卡爪的各个基准面用车刀重新精加工。采用心轴夹具装夹的方法是用两台数车分两个工序进行加工，即先用一台数车加工内孔及长度至尺寸，再用另一台数车把工件装夹在图2所示的心轴夹具上以内孔为定位基准进行加工。

图2 心轴夹具

经过对比，第二个方案加工出的工件经厂家质检能达到形位公差要求。其最大的优点是：可减少对刀次数;提高效率(每只零件加工时间可节省20分钟);节省零件材料成本。所以采用方案二进行加工。

用两台数车分两个工序进行加工。
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(1)第一台数车的加工方案
& D- I# L( j6 z: f
◎夹住工件一头，用1号端面刀加工端面;
2 \" X8 I$ F- }/ s# n& n
◎换2号外圆刀加工外圆至Φ118mm，长度为30mm，作为调头后的基准;

& P& U; l" g  ^' t◎用钻头钻Φ35mm的通孔;

◎调头装夹已加工外圆面，找正，换1号端面刀加工端面至长度为46mm;
, R; v, x8 D( \  F8 j/ a
◎换3号内孔刀加工内孔至尺寸;

8 J- i$ ^2 b' q* g. d) A, w◎检查，校核。
0 ~" r- y, n/ t
(2)第二台数车的加工方案
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! P0 x5 d6 p; E+ e% a# U◎把已加工好内孔的工件装夹在心轴夹具上并锁紧，换1号右偏刀加工零件右边部分;
( S6 Z( z% P6 W, v' e8 H3 N
& W' E5 i: b8 E1 h+ K) k& e◎换2号左偏刀加工左边部分。

◎检查，校核。

3.数值计算
9 f7 Y" l1 c1 h7 \' L! @
# F0 J$ G3 Z% U, d(1)设定程序原点

以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系。
) k( _- O; V7 g2 T
注意：由于2号刀是由刀宽为8mm的切断刀改装而成，对刀时用左刀尖碰工件右端面后，在刀偏表2号刀的试切长度栏处设Z=8(刀宽8mm)，即系统以右刀尖为刀位点。

(2)计算各节点位置坐标值
) [( D6 R+ q& D
7 L0 O6 _+ W% m9 A0 MA(88.79，0)，B(114，–18)，C(114，–28)，D(88.79，–46)。
( O& m# ~1 q: {0 _$ u, n/ a
$ q3 B% Z" ^9 D: V4.加工程序

加工外圆锥体程序如表1所示(注：刀尖圆弧半径忽略不计)。

表1 程序卡

二、凹槽导轮的数控加工

3 i* B" Y9 x6 `* ]& Z1.零件图的工艺及难度分析
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如图3所示，该零件包括内圆阶梯孔，外圆柱面，夹角为90°的两个V型凹槽斜面。毛坯尺寸为Φ110×55mm。

图3 凹槽导轮零件图

难度分析：两个Φ62mm的轴承孔尺寸精度高;两个轴承孔同轴度要求高;90°的两个V型凹槽难加工。

2.加工方案的确定

+ t# t6 r' ^8 s3 A8 i6 C' P( p用两台数车分两个工序进行加工。

& N5 v* T1 d, c7 e' z  m4 H(1)第一台数车的加工方案

$ Y* `. S. K2 O  [% V* W8 \◎夹住工件一头，用一号端面刀加工端面;

, b% O  g2 ]8 d6 ~: d. a4 l4 M9 ~6 J# C. {7 k◎用钻头钻Φ40mm的通孔;
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◎换2号外圆刀加工外圆至Φ108mm，长度为30mm，作为调头后的基准;

0 c0 h, I0 y  L8 B2 F◎调头装夹已加工外圆面，找正，换1号端面刀加工端面至长度为51mm左右;
! y/ c$ [# {0 {8 R6 I' v: ?
◎换3号内孔刀加工直径为Φ62mm，深度20mm的轴承孔及Φ52mm，长度为30mm的内孔至符合尺寸;
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◎检查，校核。
/ Z& U) y% \- J, _! D! }0 Z9 M
' @( R5 _; s1 q+ z# p" C/ G0 M(2)第二台数车的加工方案

◎用反爪装夹Φ62mm的轴承孔(垫铜片)，找正，用1号端面刀精加工端面至长度为50mm;

( w) ~1 {) K6 a( N# t: }◎换2号内孔刀加工另一个Φ62mm的轴承孔至符合尺寸;
5 E7 Z) r9 H  V: M1 V) [8 E! _
* N  J. P1 ?) |* `; B◎换3号外圆刀加工外圆至Φ105mm;

◎换4号机夹切断刀加工V型凹槽。
  r6 v( `) l! F2 W; v+ Q& G
8 g, m: g, P- z* g4 O, E◎检查，校核。

3.数值计算
$ N, m4 X0 ^0 L" H8 R8 s% I. K" P. \
(1)设定程序原点
9 C6 @; p  \9 Q. e
以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系。用4号机夹切断刀对刀时，用左刀尖碰工件右端面后，在刀偏表4号刀的试切长度栏处输入Z=0，再在刀偏表5号刀的试切长度栏处输入Z=4(刀宽为4mm)。即编程时执行刀具功能T0404是加工V型槽左边部分，执行刀具功能T0405时加工V型槽右边部分。
7 }. r/ I: {4 I) @% K% t
(2)计算各节点位置坐标值
% M% b! F! a* m6 @+ V6 z
$ a3 G7 ?* f- S2 sA(101，0)，B(105，–2)，C(105，–10)，D(81.0，–22)，E(74，–22)，F(74，–28)，G(81.0，–28)，H(105，–40)，I(105, –48)，J(101， –50)。
1 S0 A8 N* O' n2 [5 X! n1 j
' e+ S+ y9 v: A% F4.加工程序
. Z+ c* A. w: k: Z8 h
2 K2 E9 m  S6 _1 I: Q1 i7 M加工外圆及V型槽程序如表2所示(注：刀尖圆弧半径忽略不计)。

表2 程序卡

3 u% M" f# m7 H. N  D0 p* I7 _0 H

三、结束语

随着科学技术的飞速发展，数控车床由于具有优越的加工特点，在机械制造业中的应用越来越广泛，为了充分发挥数控车床的作用，我们需要在编程中掌握一定的技巧，编制出合理、高效的加工程序，保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时能使数控车床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控车床能安全、可靠、高效地工作。(end)