環(huán)形斜槽下數(shù)控仿真加工探究

前言：本站為你精心整理了環(huán)形斜槽下數(shù)控仿真加工探究范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要：環(huán)形斜槽是軸類零件常見(jiàn)的曲面特征，因其結(jié)構(gòu)的特殊性具有一定的加工難度。以常見(jiàn)軸類零件上的環(huán)形斜槽為例，應(yīng)用斯沃數(shù)控仿真加工軟件，全面地分析了環(huán)形斜槽的數(shù)控加工過(guò)程。結(jié)合環(huán)形斜槽常見(jiàn)的加工問(wèn)題，提出了通用可行的解決辦法及優(yōu)化方案，對(duì)該類表面的數(shù)控加工具有一定的理論參考價(jià)值和示范推廣意義。

關(guān)鍵詞：環(huán)形斜槽；仿真加工；數(shù)控加工

０引言

軸類零件在機(jī)器裝配中主要起支承、傳遞動(dòng)力等作用，其表面特征有內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、軸肩、槽和螺紋等，其中槽的類型主要有退刀槽、外圓槽、內(nèi)孔槽等［１］，槽形主要以直槽、斜槽為主，而環(huán)形直槽和斜槽的常見(jiàn)加工方法是采用槽刀在車床上完成加工。環(huán)形斜槽因其結(jié)構(gòu)特殊性，加工前必須充分考慮斜槽的結(jié)構(gòu)特征及槽刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)，合理選擇工藝路線和切削用量。本文參考廈門工學(xué)院機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在金工實(shí)習(xí)中常采用的３ｍｍ寬的左刀尖高速鋼槽刀加工環(huán)形斜槽的實(shí)例，應(yīng)用斯沃?jǐn)?shù)控仿真加工軟件，探索環(huán)形斜槽的數(shù)控加工方法、常見(jiàn)加工問(wèn)題及解決方案，給軸類零件環(huán)形斜槽的數(shù)控加工提供仿真加工實(shí)踐參考。

１斜槽的仿真加工舉例

１．１加工工藝路線分析

被加工零件如圖１所示，該零件表面上有兩類斜槽，分別是寬度為４ｍｍ、斜度３０°的環(huán)形斜槽及尺寸為６ｍｍ×２ｍｍ、斜度為４５°的單邊右斜槽。打開(kāi)斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件，毛坯尺寸可選為Φ３６×８４，材料為低碳鋼，按如下加工工藝規(guī)程進(jìn)行仿真加工：（１）裝夾毛坯，毛坯伸出卡盤長(zhǎng)度約７０ｍｍ。（２）采用外圓車刀平端面并完成對(duì)刀。（３）粗、精加工圖１中從左往右至Φ３４臺(tái)階結(jié)束處，即Ｚ－５９，并滿足軸向尺寸要求。（４）槽刀加工兩處３０°雙向環(huán)形斜槽至尺寸要求（槽刀徑向進(jìn)刀，且徑向留０．２ｍｍ精加工余量，底部軸及雙向斜邊精加工）。（５）零件調(diào)頭，卡盤夾Φ３４外圓，滿足軸向尺寸平端面并完成對(duì)刀。（６）粗、精加工圖１從右往左輪廓至Ｚ－２６處。（７）槽刀加工６ｍｍ×２ｍｍ環(huán)形右斜槽至尺寸要求（槽刀軸向步距２ｍｍ，徑向進(jìn)刀，徑向留０．２ｍｍ精加工余量，底部軸向及右側(cè)斜面精加工）。（８）粗、精加工螺紋Ｍ２４×１．５至零件圖上的尺寸要求。

１．２雙向環(huán)形斜槽的仿真加工

根據(jù)加工工藝規(guī)程，工件首次裝夾應(yīng)完成前述１．１中的（１）～（４），所以刀具Ｔ０１平端面后應(yīng)完成Ｔ０１、Ｔ０２、Ｔ０３的對(duì)刀，且在３０°雙向環(huán)形斜槽加工前，工件的仿真加工已完成工藝規(guī)程的（１）～（３），對(duì)應(yīng)的完成狀態(tài)如圖２所示。根據(jù)３０°雙向環(huán)形斜槽的加工精度及表面質(zhì)量要求，選擇Ｔ０３進(jìn)行加工時(shí)，采用步距２ｍｍ、徑向進(jìn)刀的方式，徑向單邊留０．２ｍｍ精加工余量。兩次徑向走刀后完成粗加工，斜槽的雙側(cè)斜面及槽底的精加工通過(guò)一次走刀完成。采用如表２所示的數(shù)控加工程序，斯沃?jǐn)?shù)控仿真加工結(jié)果如圖３和圖４所示。１．３單向環(huán)形斜槽的仿真加工工件掉頭裝夾，夾持Φ３４外圓處，采用Ｔ０１車削平右端面，保證零件的軸向尺寸加工精度，并完成Ｔ０１、Ｔ０２、Ｔ０３和Ｔ０４的對(duì)刀，在６ｍｍ×２ｍｍ單向環(huán)形斜槽加工前，工件的仿真加工已完成工藝規(guī)程的Ｔ０３刀寬３ｍｍ，步距２ｍｍ，故６ｍｍ×２ｍｍ單向斜槽的粗加工應(yīng)從槽的左側(cè)開(kāi)始采用３次直進(jìn)法完成切割，粗加工時(shí)單邊留０．２ｍｍ的軸向精加工余量。然后將Ｔ０３定位在斜面開(kāi)始處（即Ｘ２４Ｚ－１７），通過(guò)一次走刀完成斜面精加工及橫向切削修光。其數(shù)控程序如表３所示，仿真加工結(jié)果如圖６所示。

２斜槽加工常見(jiàn)問(wèn)題及優(yōu)化建議

２．１斜槽加工常見(jiàn)問(wèn)題

帶倒角的環(huán)形斜槽看起來(lái)簡(jiǎn)單，但因其結(jié)構(gòu)要求的特殊性，在實(shí)際加工時(shí)存在以下常見(jiàn)問(wèn)題：（１）因刀寬與槽寬不相等、槽的表面質(zhì)量要求較高帶來(lái)的編程及加工問(wèn)題。當(dāng)槽寬大于刀寬時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理安排步距，采用多次徑向進(jìn)刀法完成零件的切削加工［３，４］。當(dāng)槽的表面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)合理安排粗、精加工，通常留出０．１５ｍｍ～０．２ｍｍ的精加工余量，斜槽倒角與槽底精加工安排在一次切（１）～（６），工件的仿真加工完成狀態(tài)如圖５所示。削加工中完成。（２）因退刀路線安排不合理產(chǎn)生碰撞問(wèn)題，引起槽刀損壞或零件破損。斜槽加工的退刀方式與直槽加工的退刀方式一致，先徑向（Ｘ向）退刀，再軸向（Ｚ向）退刀；如果先退軸向再退徑向，則會(huì)發(fā)生碰撞問(wèn)題。（３）斜槽因深度尺寸大帶來(lái)的加工難題。當(dāng)槽的深度尺寸較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)槽深與槽寬的尺寸比例關(guān)系［５］，合理安排數(shù)次徑向進(jìn)刀，每次徑向進(jìn)刀完成一定深度的切削加工后，須有相應(yīng)的退刀操作。為提高加工效率，每次徑向進(jìn)刀后的退刀距離應(yīng)小于進(jìn)刀量，反復(fù)幾次，直到槽的切削加工完成為止（與深孔的加工類似）。

２．２優(yōu)化斜槽加工

斜槽加工應(yīng)根據(jù)其加工特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，主要有以下幾種方案：（１）優(yōu)化加工順序。因工件強(qiáng)度在斜槽加工前后的變化程度較大，故最佳加工順序是保證斜槽及各工序加工質(zhì)量的主要途徑。因此外圓、內(nèi)孔通常安排在斜槽加工前，螺紋則安排在斜槽加工后。（２）優(yōu)化切削用量。切削速度和進(jìn)給量對(duì)斜槽的加工精度和表面粗糙度起了關(guān)鍵作用，不合理的切削用量不僅會(huì)給切削加工工藝系統(tǒng)帶來(lái)顫振，而且會(huì)大大降低槽刀的使用壽命。切削用量的選擇需綜合工件材料的性質(zhì)、槽刀的幾何形狀等方面考慮，如本文中例子，采用的是高速鋼材料的槽刀加工鋼料，此時(shí)切削速度的取值范圍是３０ｍ／ｍｉｎ～４０ｍ／ｍｉｎ，進(jìn)給量的取值范圍是０．０５ｍｍ／ｒ～０．１ｍｍ／ｒ。（３）優(yōu)化走刀路線。斜槽的走刀路線在保證加工質(zhì)量的前提下，應(yīng)縮短工藝路線，減少空走刀時(shí)間［６］。槽刀在粗加工時(shí)只能徑向進(jìn)刀去除加工余量，不能軸向走刀。故斜槽的走刀路線通常以槽刀的刀位點(diǎn)確定起始點(diǎn)（左刀尖槽刀起始點(diǎn)在槽的最左側(cè)，右刀尖槽刀起始點(diǎn)在槽的最右側(cè)），粗加工時(shí)留出０．２ｍｍ作為精加工余量，斜槽的倒角加工與槽底的精加工通過(guò)一次走刀完成即為最優(yōu)走刀路線。

３結(jié)語(yǔ)

環(huán)形斜槽是軸類零件常見(jiàn)的表面特征，斜槽的數(shù)控加工是應(yīng)用型本科高校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在數(shù)控實(shí)習(xí)、數(shù)控技能考證中常見(jiàn)的問(wèn)題。為了更好地掌握環(huán)形斜槽在數(shù)控車床上的加工工藝，本文從斜槽的斯沃?jǐn)?shù)控仿真加工入手，詳細(xì)地展示了斜槽的仿真加工過(guò)程。并對(duì)斜槽加工中常見(jiàn)的幾類問(wèn)題進(jìn)行了分析，同時(shí)也對(duì)優(yōu)化斜槽加工提供了幾種通用可行的方案，給環(huán)形斜槽在數(shù)控車床上的加工提供了理論依據(jù)和仿真參考，具有良好的示范價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

［１］盧秉恒．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)［Ｍ］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，２０１９．

［２］石林榕，趙武云，楊小平，等．基于斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件的復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件加工仿真［Ｊ］．林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，２０２１，４９（５）：５８－６５．

［３］徐林林，劉常勝．基于ＦＡＮＵＣ系統(tǒng)的典型軸類零件數(shù)控編程與仿真加工［Ｊ］．裝備制造技術(shù)，２０１７（９）：２０４－２０６．

［４］李雷，莊國(guó)華，張臣．典型軸類零件的數(shù)控編程與仿真加工［Ｊ］．建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，２０１６，２９（１）：８９－９１．

［５］韓軍，張海鑫．綜合型零件數(shù)控車削編程及仿真加工［Ｊ］．現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，２０１９（１２）：３１－３４，３７．

［６］王先逵．機(jī)械制造工藝學(xué)［Ｍ］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，２０１５．

作者:李麗萍 單位:廈門工學(xué)院機(jī)械科學(xué)與電氣工程學(xué)院