湖北省宜都市職教中心 (443300) 張豐云

湖北省十堰市高級技工學(xué)校 (442011) 孫日霞

我們經(jīng)常會遇到單件不同直徑要求的鋼球的加工。若采用成形刀加工，刀具制造費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本較高;若用數(shù)控車床常規(guī)程序加工，編程麻煩，使用刀具較多。在分析現(xiàn)有球體車削方法的基礎(chǔ)上，提出一種采用切刀在數(shù)控車床上加工球體的簡單方法。

1.車削球體的方法

(1)樣板車削法:由于樣板車削法所需的工人技術(shù)水平較高，不易初學(xué)者加工，而且車制的球體很難達(dá)到零件要求的各項(xiàng)參數(shù)，特別是表面粗糙度。生產(chǎn)效率極低，只適用于單件生產(chǎn)。

(2)靠模車削法:生產(chǎn)效率高，能達(dá)到零件所需的各項(xiàng)參數(shù)，但是模板制造周期長，而且需要專門的成形車床，不能靈活應(yīng)用，這樣就增加了制造成本。這種加工方法不易在一般的生產(chǎn)廠推廣。

(3)成形車削法:只適用于半徑小的球零件。如果球體半徑過大，很容易產(chǎn)生振動(dòng)，這是在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中不允許出現(xiàn)的問題。刀具制造起來也麻煩，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且生產(chǎn)不靈活。這種加工方法也只適用于成批生產(chǎn)中。

(4)數(shù)控車削法:生產(chǎn)效率高，零件的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)也能達(dá)到，但采用常規(guī)方法加工，編程麻煩，適用刀具夾具較多。①左、右偏刀方式。采用右偏刀用G71 車右半球;預(yù)先在左部制出凹槽，采用左偏刀用G71 車左半球。各刀對刀方便，刀具工作條件好，適應(yīng)能力最好。②圓頭刀方式。用圓頭刀走整圓一刀加工，表面光滑，編程簡單，對刀方便，但刀具工作條件稍差，工件圓度取決于刀圓頭精度，一般用專用刀片，價(jià)格較貴。③切槽刀方式。用切槽刀左刃切右半球，用槽刀右刃切左半球。切刀側(cè)向剛性差時(shí)可用逐層直進(jìn)法進(jìn)刀粗切。

2.加工方案

以車削φ50 mm 鋼球?yàn)槔?，材料選用φ52 mm 圓鋼(具體根據(jù)要求選定)，刀具選用普通切斷刀即可(設(shè)刀寬為4 mm)，最好為硬質(zhì)合金切刀。加工思路為采用切刀進(jìn)行球體加工，主要是利用切刀的左右兩個(gè)刀尖分別加工左右半球，而又不產(chǎn)生干涉，但是在編程加工時(shí)只能使用一個(gè)刀位點(diǎn)，因此在編程時(shí)要進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。一般選用左刀尖，加工左半球(圖1 中點(diǎn)1 到點(diǎn)2)時(shí)使用左刀尖不需進(jìn)行調(diào)整;過象限后必須是右刀尖實(shí)際切削右半球(圖1 中點(diǎn)2到點(diǎn)4)，但編程仍為左刀尖，因此在過象限點(diǎn)后，要先將刀具沿Z 軸平移一個(gè)刀具寬度(4 mm)(圖1中點(diǎn)2 到點(diǎn)3)，再按左刀尖編程。

圖1 粗加工路線圖

(1)粗加工:編程加工前將毛坯加工至φ50 mm。為了保證粗加工時(shí)有較好的剛性，同時(shí)使切刀在粗加工左半球時(shí)有足夠的進(jìn)刀位置，先用切刀在左邊切除較寬的溝槽(圖1 中的φ18 mm 處)，同時(shí)作圖算出4 點(diǎn)的坐標(biāo)值。粗加工留0.5 mm 余量進(jìn)行精車。由于余量不均勻，切刀側(cè)向剛性差，要進(jìn)行多次粗加工，采用子程序構(gòu)成循環(huán)，每次走刀路徑為圖1中點(diǎn)1→點(diǎn)2→點(diǎn)3→點(diǎn)4 的同心路徑。

(2)精加工:為了減少精車切斷球體連接處的切削力，在精加工前將該處切至10 mm (見圖2)，再按圖2 中點(diǎn)1→點(diǎn)2→點(diǎn)3→點(diǎn)4 (以左刀尖為刀位點(diǎn))的順序進(jìn)行精車。

圖2 精加工路線圖

3.參考程序

(1)主程序:

(2)子程序:

4.注意事項(xiàng)

(1)切刀的有效切削長度要足夠，至少長度大于球體直徑的一半以上;切刀的刃磨和裝夾盡量做到主切削刃與主軸軸線平行。

(2)要提高圓弧面的表面質(zhì)量，可采用有恒線速功能的機(jī)床進(jìn)行加工。

(3)車削不同直徑的球體，只需要將相應(yīng)坐標(biāo)值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可。

(4)由于刀具在車削球體的過程中左、右半球分別由左、右刀刃切入加工，因此左、右半球的圓心有微量偏移而不重合，一般小于0.1 mm，所以在編程時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工情況酌情補(bǔ)償。

(5)也可以采用G73 循環(huán)指令進(jìn)行編程。數(shù)控車床采用滾珠絲杠且已加載預(yù)緊，間隙小，尺寸不波動(dòng)。實(shí)踐加工證明，這種用子程序編程、切刀加工的簡單方法，加工過程工序集中，一次裝夾可完成球體加工，表面粗糙度和尺寸精度均可保證。