曲轴的车削方法（通用7篇）
曲轴的车削方法 篇1
在发动机大修中, 必须更换轴承 (瓦) 。更换轴承包括选配轴承和加工轴承两个阶段。
一、曲轴轴承座孔的检验及轴承的选配
1.轴承选配前, 应首先检查轴承座孔是否符合标准。清洗轴承座及盖、曲轴及曲轴箱。检查轴承盖端面是否平整, 其平面度及内孔最大深度均应符合规定数据。
2.按需要在轴承盖两端各垫垫片 (铜片或钢片) 数片, 以使轴承座孔垫至正圆, 装上轴承盖, 拧紧螺栓, 用内径量表测量轴承座孔内径及其圆度和圆柱度误差。如圆度及圆柱度误差超过0.05mm时, 则应按规定修理尺寸搪孔修整。
3.根据曲轴轴颈的修理尺寸选配轴承。用特制的分厘卡测量轴承厚度及其均匀度, 轴承外径要与轴承座孔的尺寸相适应, 其厚度偏差不应超过0.03mm。用金属物轻敲轴承, 如发出清脆响声, 表示合金与底板结合良好。
4.将选配适当的轴承嵌入轴承座及盖内, 检验轴承是否与轴承座密合 (轴承背面与座孔的贴合程度应不小于接触面积的85%) , 凸口是否与轴承座及盖的凹槽相嵌合, 轴承上的油孔是否与座上的油道相连通。
5.轴承在与座孔密合后, 其两端边缘须高出轴承座平面0.04～0.06mm, 以使装合后能得到更好的密合。检验方法为:将轴承及轴承盖装好, 适度旋紧螺栓至轴承与底座密合为止, 在轴承盖平面处插入厚薄规, 测量轴承盖与缸体座孔两端接触面的间隙, 以0.10mm厚薄规插入感觉适合, 而用0.15mm厚薄规不能插入为合适。若间隙过大, 应修整轴承两端;若过小, 则需另行选配轴承。
6.轴承选配的要求可用四句话来概括, 即:根据轴颈选轴承;轴承长度合标准;背面光滑凸榫好;弹性合适无哑声。
7.轴承背面一般注有缩小尺寸的级别 (以“—”号表示) , 若无标记或厚度不符时, 可通过测量轴承厚度查对轴承级别。
二、曲轴轴承的选配法
这种方法是先按规定修理尺寸光磨曲轴, 再选用规定修理尺寸的薄壁轴承装合, 经过使用厚薄规片或软金属丝检验, 若两者之间的间隙合适, 即为合格。
其检验方法是用宽13mm、厚相当于规定间隙的厚纸片置于下轴承上, 并以规定的扭力拧紧轴承盖螺栓, 然后转动曲轴, 以能转动并感觉有一定阻力时为合格。如转不动则间隙太小, 如转动时感觉毫无阻力则表示间隙太大。
如果用铜厚薄规片, 其边缘要用油石磨光, 并涂以少许机油, 按上述方法检验:转动曲轴时, 不要转整圈, 只转80°～90°, 这样可避免损坏轴瓦。并照上述方法检视其松紧度。
用金属丝检验, 可用直径较规定间隙稍大的极软金属丝一条, 置于垂直于轴线方向的轴承上, 按规定扭力拧紧轴承盖;然后拆下轴承盖, 取出软金属丝, 测量被压后金属丝的厚度, 即为轴承的间隙值。
三、曲轴轴承的搪 (铰) 削
曲轴轴承的搪 (铰) 削, 是由搪 (铰) 削专用工具加工的, 其形式有多种, 但基本原理是一致的。
轴承合金的铰刀具有可调整的大小活动铰刀两件, 大的铰削范围为直径62～66mm;小的为直径47～54mm。伸缩支架也有两种, 是为铰杆中心线的调整、定心和支撑架。铰杆的一端有手柄, 另一端安装铰刀。它可铰配曲轴轴承和凸轮轴轴承等。
其操作工艺如下:
1.将气缸体倒放在工作台上。铰一、二道时, 将一、二道已配选好的轴承装入轴承座孔内 (包括调整垫片) , 三、四道不装轴承, 清洁后将全部轴承盖按规定扭力拧紧。
2.清洁铰杆和伸缩支架孔, 并涂以机油, 将两伸缩支架分别在三、四道轴承座孔内定位 (如果座孔直径大于伸缩支架最大直径时, 备有加大直径的调整垫块) 。然后把铰杆插入伸缩支架孔内, 在二、三道轴承之间装进活动铰刀。
3.试铰。将活动铰刀插入第二道轴承孔内, 将刀刃伸长至与轴承接触后退出, 再将刀刃调出0.02mm左右, 顺时针方向转动铰杆手柄, 试铰一、二道轴承。
4.确定铰削量和铰削次数。一、二道轴承试铰后, 用内、外径分厘卡分别测量一、二道的曲轴轴颈尺寸和轴承孔尺寸, 两数之差加上配合间隙 (0.03～0.06) 即为总的铰削量。为了降低轴承表面粗糙度, 每次最大铰削量应在0.15mm左右, 最后一刀应在0.05mm左右, 根据总的铰削量和上述原则确定铰削次数。
5.铰削三、四道轴承时, 将伸缩支架放入一、二道轴承内定位 (一、二道轴承铰好后不拆动轴承盖) , 如同上述方法铰削三、四道轴承。
6.铰削完毕后, 应将轴承仔细检验一次, 如全部合乎要求, 即将铰削工具拆下, 并用刮刀刮去轴承边缘及油孔、油槽等处的毛刺, 并按顺序及方向做出记号, 以兔再装时错乱或方向颠倒。
四、曲轴轴承刮削
曲轴轴承刮削的基本工艺、与轴颈接触面积的要求、松紧度和接触面积之间关系的处理等, 同连杆轴承基本一致。但连杆轴承是单个配合的, 而曲轴轴承是几道曲轴轴承支持着一根曲轴, 这就要求刮削后的各道曲轴轴承中心线必须一致。因此, 首先应进行水平线的校正, 而后再研合各轴承。
1.水平线的校正
①将气缸体倒放在台架上, 擦净曲轴轴承座, 将选配好的轴承, 装入各相应上轴承座内, 用与轴承盖螺栓相适应的8～10mm厚的铁板压紧轴承背两端, 不超过曲轴轴承的合金层, 或借曲轴自身重量的压力使其稳定。
②在各曲轴颈涂一层薄薄的轴承蓝, 将曲轴放入轴承座内, 不装轴承盖, 转动曲轴数周, 将曲轴取下, 察看各道轴承的接触情况, 如每道都接触在两端稍下的位置为正常。如果接触情况不一致, 但相差不多时, 可将高出的轴承修刮一些, 若相差太大, 或有个别轴承接触不到, 一般应另行选配。
③根据各道轴承上接触痕迹的轻重加以修刮, 重复以上操作, 直至校正到使上片各轴承接触面接近中间处, 确保各轴承在同一水平线上, 然后拆去压紧的铁板。
2.刮配各道轴承
①装上曲轴, 垫入适当的 (或原有的) 垫片, 按记号装上配好轴瓦的轴承盖。四道的按2、3、1、4, 七道的按4、2、6、3、5、l、7顺序扭紧螺栓少许。每扭紧一道时, 转动曲轴数圈, 稍松该道螺栓再进行另一道。各道都进行完毕后, 取下所有的曲轴轴承盖, 检视印痕进行修刮。修刮方法与修刮连杆轴承相同。
②修刮轴承须反复进行多次, 各轴承盖螺栓应逐渐增加同一扭力拧紧, 并按其松紧度调整垫片。校刮次序:如系三道轴承的先校中间的一道;四道的先校一、三两道;七道的先校一、四、七各道, 其余每隔一道校一道, 依次校刮。
③实践经验证明:轴承蓝吃两头应多, 吃当中要注意保留两头接触面;一片接触好, 一片接触差, 应刮差的, 留好的。经过反复多次上下配合的修刮, 各曲轴轴承与轴颈基本靠合时, 再将螺栓按规定扭力拧紧, 进行上下轴承的细刮, 直至达到技术要求为止。
④修刮后的轴承接触面应不少于75%, 最后一道应不少于85%, 以防漏油。 (04)
橡胶矩形螺纹的车削方法 篇2
1. 组合刀具
(1)组合刀具结构
该组合刀具结构如图2所示,其主要由左车刀1、右车刀2、定位销3、调整螺钉4、压紧螺钉5、组合刀体6等组成。
1.左车刀2.右车刀3.定位销4.调整螺钉5.压紧螺钉6.组合刀体
刀杆与刀片为焊接,左车刀1、右车刀2的刀杆采用45号优质碳素结构钢制作,经热处理后硬度为HRC28～32。刀片采用抗冲击韧性和耐磨性较好的YG8型硬质合金。
(2)刀具几何参数
为提高切屑橡胶时的排屑效果,将左车刀1的主切削刃磨削成直线形刃口,右车刀2的主切削刃磨削成90°。当左车刀1、右车刀2组合在一起后,其中间留有缝隙。切削时切屑可以从该缝隙处排出。
左车刀1的外侧面为10°,内侧面为2°,且向左倾斜;右车刀2的外侧面也为10°,内侧面也为2°,且向右倾斜。为提高刃口强度,使切削轻快,刀具楔角很小,一般定为8～10°为宜。为提高刀尖强度,防止刀)尖崩裂,左车刀1、右车刀2在装配后2刀尖之间留有0.03～0.05mm的间隙。考虑到橡胶材料具有较好的弹性变形恢复能力,为确保螺纹尺寸的精确,在刃磨车刀时,应使刀具宽度比螺纹额定宽度宽0.1～0.15mm,以抵消切削后橡胶弹性变形的回复量。
(3)组装和调整
2个定位销3的作用是快速、精确地实现左车刀1、右车刀2的组合装配。调整螺钉4的作用有二:一是用于调整左车刀1、右车刀2安装间隙;二是与压紧螺钉5配合,将上述刀具紧固在组合刀体6上。橡胶螺栓的螺纹两侧面分别由2把刀具的刀刃车削成形,为此,车削时加工余量依次减小,切削轻快,矩形螺纹牙形精度、螺纹加工表面质量、加工效率均较高。
2. 加工工艺
车削螺纹前,先在工件切入部位外圆处加工倒角,以使车刀切入工件的过程由浅入深,逐渐切入,入刀稳定。
(1)刀具安装高度
为减小车刀外侧面与工件螺纹加工表面的摩擦面积,从而减轻切削阻力及工件的弹性变形,车刀应按图3所示进行安装,刀具中心与工件中心差值H可根据下列经验公式计算:
式中:H——刀具安装降低值,mm;
R——工件半径,mm。
(2)切削深度与切削速度
刀具低位安装,将对工件螺纹深度产生影响。为消除此影响,应对工件切入深度应作调整,其实际切入深度t应比螺纹的廓形深度h大,具体t值可按照下式计算:
式中:t——实际切入深度,mm;
h——廓形深度,mm。
将刀具安装并调整好后,须按照设定的1 00～130m/min切削速度,一次将螺纹切削完成。
(3)冷却方式
为降低切削温度,提高螺纹表面加工质量和刀具的使用寿命,减少高温切削过程中产生的有害气体对操作者工健康的危害,车削时应采用压缩空气进行冷却。
1.工件2.切刀
3. 车削效果
谈谈偏心工件的车削方法 篇3
关键词：偏心工件,车削,方法
1 偏心工件的基本理论与技术方法
偏心工件是一种外圆、内孔的轴线平行却不重合以致于重心不平衡的零件, 尤其容易引起偏心距以及圆度的误差, 产生加工质量问题。
一般来说解决这类问题的关键在于矫正偏心轴线, 常从装夹方面着手处理。在进行偏心工件的车削施工时, 根据我们采用的装夹仪器以及工件特点的不同, 对应的车削方法亦有所不同。常用的装夹仪器有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、双重卡盘、两顶针间、偏心卡盘、专用夹具等。
当然在实际应用过程中, 车削方法还有很多, 主要以控制轴线间的平行度和偏心距的精度为基本要求。下面我们通过具体实例与拓展研究来具体研究偏心工件车削方法及其特点与工艺。
2 实例探析及比较分析偏心工件车削方法、特点与工艺
在车床上偏心轴、偏心套是最常用的两类偏心工件加工, 其加工原理基本相同, 主要是在定位装夹方面采取措施, 把需要加工偏心部分的轴线找正到与车床主轴旋转轴线相重合。这里我们主要通过对偏心轴套法与三爪自定心卡盘加垫法进行实例分析, 最后分析比较两种车削方法的应用实况及工艺特点, 进行偏心工件的车削方法研究。
2.1 偏心轴套法
偏心轴车削常用方法为偏心轴套法。偏心轴套法的主要工序有准备、粗车、调质、精车等工序。其中准备供需主要是指备料以及在镗床铣同一方向的同一位置拟钻中心孔与偏置中心孔。粗车加工粗车时要确定坯料的直径和长度, 注意偏心圆半径加两倍偏心距x2再加工余里, 工件尺寸应加上放长段, 并保证坯件的尺寸达到标准要求, 采用棒料加工偏心轴, 一般要选用合适的刀具材料 (如YT5) 和含几何参数进行两顶加上四爪单动卡盘粗车。当偏心轴质量小且无圆度要求时, 精车工序无须配重, 若有则需要调质。精车基本工序有研修中心孔, 加工偏心轴, 测量并切刀车削, 调整相面一致和尺寸精度, 用一夹一顶夹工件, 切去放长段, 倒角, 打中心, 标准尺寸上铣床铣, 以保证定位精度和偏心距。
在工件加工至大端覬D的外圆尺寸后, 将其插入偏心轴套的覬D的内孔中, 然后用三爪自定心卡盘夹紧偏心轴套的的外圆。由于偏心轴套轴向开有1.5-2mm的槽, 偏心轴套受到的三爪自定心卡盘卡爪的夹紧力后会自动收紧并夹紧工件, 在偏心轴的另一端顶尖顶偏置的偏心孔。偏心轴套的外圆的中心线2与工件小端外圆覬d的中心线1同轴, 偏心轴套的覬D的内孔的中心线4与工件大端外圆覬D的外圆中心线3同轴。此时即可车削工件的偏心外圆到尺寸。偏心套外圆上沿轴线方向开有1.5-2mm的通槽, 此槽的作用是使偏心轴套受到三爪自定心卡盘卡爪的夹紧力后自动收紧并夹紧工件。
2.2 三爪自定心卡盘加垫法
偏心轴车削惯常方法为三爪自定心卡盘加垫片法, 广泛适用于轴类零件的加工, 尤其是偏心孔盘状零件的加工, 其准备工艺方法与偏心套法的准备工序基本一致。其主要工艺步骤为:一是检查毛坯尺寸;二是夹一端外圆, 伸出50, 找正、夹紧;车端面, 车平就可;粗、精车外圆Ф34至尺寸要求, 长41;倒角C2;切断, 长41;三是调头装夹, 找正、夹紧;粗、精车端面, 保证总长40;四是三爪垫片装夹, 找正、夹紧;粗、精车外圆Ф24至尺寸要求, 长20, 外圆倒角C2;大外圆倒棱。车削偏心轴的偏心外圆时的工艺方法如图示, 在三爪自定心卡盘上任一个卡爪, 在卡爪与工件覬D圆柱面之间垫上一块厚度预先计算好的垫片, 垫片厚度可按公式计算:x=1.5e+1.5|e-e'|, 其中e为工件偏心距, e'为试车后实测工件偏心距, 1.5|e-e'|为修正系数, |e-e'|为试车后偏心距的误差值。
下面以图1所示的工件为例来说明一下垫片厚度的整个计算过程, 覬D=35mm, 覬d=20mm, e=3mm, 则x=1.5e+k=1.5×3+k=4.5+k, 按照计算厚度1.5×3mm=4.5mm, 预选4.5mm厚度垫片在卡爪上垫好后试车, 测出试车后的实测偏心距为e'=2.85mm△e=|e-e'|=3-2.85=0.15 (mm) , k=1.5△e=1.5×0.15=0.225 (mm) , x=1.5e+k=1.5×3+0.23=4.73 (mm) , 4.73mm就是修正后的垫片厚度x, 也就是图1所示的工件采用三爪自定心卡盘加垫片法车削时要加的垫片厚度。
2.3 两类方法的比较分析
三爪自定心卡盘加垫法加工出来的偏心轴质量较差且不稳定, 操作能力较低的操作者很难保证偏心量的尺寸精度以及两轴中心线的平行度, 易出废品, 而且需要试车、测量、计算后才能确定最终的垫片厚度, 花费的准备时间比较长, 成本比较高, 只适宜单件生产。相对来说偏心轴套法比三爪自定心卡盘加垫法生产效率更高一些, 校正和计算时间也短了很多。但由于偏心轴套轴向开有通槽, 夹紧工件时偏心轴套会产生变形导致对中性受到影响, 使偏心轴的偏心量的尺寸公差和两轴中心线的平行度均受到不良影响, 较难以达到较高的尺寸与形位精度。
3 最新拓展研究思路
通过对以上两种方法的具体分析与研究, 我们还要在实践中加以探索, 不断提高偏心轴的尺寸与形位精度。
一方面通过改进偏心轴套法和实践创新, 得到一种偏心轴套加胀紧套法, 两者基本工艺相同, 偏心轴套有所不同。后者无须开轴向槽, 而靠自对中胀紧套胀紧在内孔中。这种方法加工出来的偏心轴质量精度好、生产效率高, 拆装简易, 且适用于批量大且精度高的偏心轴的车削加工。
另一方面, 在三爪自定心上爪。通过工序调整得到一种三爪镗位加垫片装夹方法, 要求先上一号爪, 轻动夹头旋转几圈后再上二号和三号爪, 形成自然偏心。此法简单易行, 主要适用于精度要求不高的零件。
4 结语
偏心工件车削方法种类很多, 在具体选用过程中, 要把握好实况和需要, 有争对性地进行车削加工, 还要在实践中不断开发新的方法, 不断完善车削工序。
参考文献
[1]袁永富, 熊福林, 肖善华, 王渝平.偏心轴零件的数控车削加工研究[J].煤矿机械, 第30卷第8期, 2009年8月.
数控车削加工梯形螺纹的方法 篇4
用数控车床加工梯形螺纹比三角型螺纹更难,并有较大的技术难度。在数控车床上加工三角型螺纹时,一般是根据零件的图样要求,先对各型面进行车削,最后才车削螺纹。但在梯形螺纹车削时,因为梯形螺纹常用于传动,精度要求比较高,工件又比较长,所以在车削中,为了增加工件的刚性和强度,应尽量将螺纹车削的工序放在最前面,也就是放在对非螺纹的各个加工面处于粗加工状态时。此外,除螺纹车削需要的进刀或退刀处要加工到尺寸要求以外,其余各加工面的尺寸,应尽量大于图样的外径尺寸。梯形螺纹的大径一般要比公称直径约大0.5mm左右,因此一般在梯形螺纹半精车后再精车至图样要求。
1 梯形螺纹在数控车床上的加工方法
梯形螺纹的特点是螺距和牙型都较大,走刀快,螺纹吃刀较深,切削余量与切削抗力都较大,让刀现象比加工三角型螺纹要更为严重。目前,梯形螺纹在数控车床上的编程方法主要有G76固定循环指令法、调用子程序法及宏程序法等。而每种编程方法中,加工梯形螺纹的切削进给又分为直进法切削、斜进法切削、左右进给法切削及切槽刀粗切槽法。
1.1 直进法切削
车刀沿螺纹横向间歇进给至牙深处,如图1(a)所示。采用此方法车削时,车刀三面都参加切削,排屑困难,切削力和切削热增大,当进给量过大时,可能产生扎刀现象,该方法主要用于加工螺距不大于6mm的梯形螺纹。其螺纹刀具的刀尖宽度和梯形螺纹的槽底宽度相等,在数控车床上该种方法可用G92指令来实现。
1.2 斜进法切削
车刀沿螺纹牙型角方向斜向间歇地进给至牙深处,如图1(b)所示。采用此方法车削时,车刀始终只有一个侧刃参与车削,排屑顺利,刀尖的受热和受力有所改善,不易引起扎刀现象,在数控车床上该种方法可用G76指令来实现。
1.3 左右进给法切削
车刀沿螺纹牙型角方向交错间歇地进给至牙深处,如图1(c)所示。刀具沿螺纹的牙型线进行左、右切削,或左、中、右切削,切削深度很小。该方法避免了螺纹车刀的三面切削,切削抗力减小。但用该方法车削螺纹时,刀尖宽度应比螺纹槽底宽度窄一点。大导程的梯形螺纹,因为牙型宽度较大,宜使用左、中、右分层进行切削的加工方法。在数控车床上该种方法常采用宏程序编程来实现。
1.4 切槽刀粗切槽法
先用切槽刀将螺纹槽粗切出来,如图1(d)所示。然后再用车刀加工螺纹的两个侧面。在数控车床上较难实现这种方法的编程与加工。
2 梯形螺纹在数控车床上的编程方法
零件如图2所示,材料为45钢。梯形螺纹的尺寸计算如下:公称直径d=36mm,螺距p=6mm,牙顶间隙z=0.5mm,牙型高度h1=0.5p+z=3.5mm,中径d2=d-0.5p=33mm,底径d3=d-2h1=29mm,牙顶宽f=0.366p=2.196mm,
槽底宽w=0.366p-0.536z=1.928mm。
2.1 使用G76螺纹切削复合循环指令加工梯形螺纹
在梯形螺纹车削中,单一采用哪一个编程指令均不能实现螺纹的左、右分层切削。为满足工艺要求,达到左右切削的条件,先使用G76螺纹切削复合循环指令,采用斜进法进行粗加工,并留出精加工余量,再使用G92螺纹指令,采用直进法进行精加工,即采用斜进法粗车与直进法精车的混合编程方法。
程序如下(FANUC-0i系统)
当采用G76斜进法粗车后,在用G92精车前应检查螺纹车刀中心是否和加工螺纹沟槽中心重和(用G92空走一个循环检查),如中心不重和,则用M01有条件暂停,对螺纹车削起刀点进行修改。
2.2 调用子程序法加工梯形螺纹
使用G32等螺距螺纹加工指令来编制子程序,并采用相对编程,以实现螺纹的左、中、右切削。假设刀具刀尖宽度为1.328 mm,比槽底窄0.6mm,刀具在一个固定位置车削一刀螺纹,再分别向左、向右偏移0.6mm/2加工螺纹。因为公称直径-底径=7mm,第一次车削梯形螺纹的切深为0.4mm,后面每次切深0.1mm,车削66次,共加工余量(0.4+66*0.1)=7mm。
主程序(FANUC-0i系统)
2.3 用宏程序法加工梯形螺纹
用宏程序编程时,螺纹刀具的刀尖宽度应小于或等于槽底宽度。它是在同一切深层上,螺纹的整个槽宽的左右起点位置要随切深的变化而改变,以完成螺纹的加工。螺纹的切深要根据工件的刚性及刀具的强度来合理选择。
利用宏程序编程,能实现程序结构的模块化。可以将已编好的宏程序作为模块,来完成形状相同而尺寸不同的零件的加工,当零件的尺寸改变时,只需要将零件的几何参数的值进行相应的改变,即可车削不同螺距和公称直径的梯形螺纹。使程序具有较强的通用性、灵活性和智能性。
3 结束语
梯形螺纹的车削方法有多种,加工较为复杂。车削梯形螺纹时,只要综合考虑螺距的大小、刀具的强度及机床的刚性等情况,进行加工方法的合理选择,并根据工艺分析,使用恰当的数控编程指令,就可以在数控车床上车削出合格的梯形螺纹。
参考文献
[1]冯志刚.数控编程疑难解答[M].北京:机械工业出版社,2009.
[2]杜启新,等.数控车床车削梯形螺纹的方法[J].包钢科技,2008,(2):37-39.
曲轴的车削方法 篇5
钢管公司焊管车间生产上需要的辊子种类较多, 有挤压辊、上辊、平辊、侧辊、成型辊等 (如图1所示) 。辊子材料为GCr15, 加工的难度大、要求高, 这就对刀具提出了较高的要求。它不仅要求刀具的刀尖有较高的强度, 还要求有较强的耐用度。为了提高车刀刀尖处的强度, 改善刀具耐用度, 降低加工零件的表面粗糙度, 我们通常把刀尖的刃磨成圆弧过渡刃。数控车削刀具普遍使用的可转位机夹式刀片, 刀尖圆弧半径常有0.2mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.8 mm等, 通常数控车削过程中程序的编制是以刀尖为刀位点发生变化, 在实际加工过程中往往会产生加工误差, 即出现欠切、过切现象。那么如何避免刀尖圆弧过渡刃在车削圆弧过程中产生欠切、过切现象呢?本文以CJK6150Y型数控车床为例来说明, 提出了刀尖圆心编程方式, 并通过实例验证, 达到了零件加工精度的要求。
1 车削圆弧产生欠切、过切现象的原因和对策
1.1 刀位点与实际切削点不同引起欠切、过切现象
对于不同的数控系统可能出现欠切、过切现象的原因是不同的, 如华中数控系统HNC-21/22T在车削圆弧过程中, 数控系统自身带有刀尖圆弧半径补偿功能, 不需要人为改变编程方式, 只需要在编程完后, 把刀尖圆弧半径输入到机床参数里。当然, 有一些数控系统是没有此功能的。如CJK6150Y、CSJ980TA (广州数控系统) 等数控车床就没有刀尖圆弧半径补偿功能。
现在, 我们以CJK6150Y型数控车床为例来分析车削圆弧加工。如图2所示, 在数控车床上进行凸圆弧加工时, 往往会在圆弧右侧产生欠切现象, 而在左侧却产生过切现象。在编写加工程序时, 总是设想车刀的刀尖沿着图纸上零件的轮廓运动进行编程, 即利用假想刀尖进行编程, 对刀时用的也是假想刀尖, 数控车床依照所编的程序进行加工。但是, 不论是尖刀还是其它车刀都不是一个理论上的尖角, 即使是所谓的尖刀其实也只是副偏角较大, 刀尖角较小的偏刀, 它的刀尖仍是一个半径较小的圆弧, 如图3所示刀尖放大图。所以车刀在车削时并不是所谓的刀尖进行车削, 而是刀尖圆弧上的切点在进行车削, 实际轮廓是由车刀上参与车削的各切点的轨迹形成的, 从而导致车削点的轨迹与假想的刀尖轨迹不一致, 所以出现了欠切、过切现象。
数控车削加工中不仅在凸圆弧时会出现欠切、过切现象, 在加工凹圆弧 (图4) 、圆锥面时也同样会出现欠切、过切现象。在数控车削加工中只要是X、Z轴同时联动, 就会有上述现象。
1.2 原理分析与解决措施
带刀尖圆弧过渡的车刀车削圆弧面时, 产生欠切、过切现象如图5、6所示, 从点P1圆弧插补到点P2时产生的欠切区域为虚线和实线之间的区域。虚线为零线编程轨迹, 实线为实际加工轨迹。
图5为加工凸圆弧面时的状态。图中点O1是以刀尖点为刀位点编程轨迹的圆心, 编程轨迹半径为R;点O2为有刀尖圆弧过渡刃的车刀实际加工轨迹的圆心, 实际加工轨迹半径为 (R·r) 。
加工时要使实际轮廓轨迹与零件编程轨迹一致, 则从点P1圆弧插补到点P2时, 若把编程轨迹半径改为 (R+r) 。这时加工轨迹半径就变为 (R+r) -r=R, 即实际加工轨迹半径变为R。因此编制车削凸圆弧面的程序时预先在程序圆弧半径上加上一个刀尖圆弧半径r, 同样也可以消除刀尖圆弧过渡刃引起的加工误差, 达到补偿目的。
图6是加工凹圆弧时的状态, 图中点O1是以刀尖为刀位点编程轨迹的圆心, 编程轨迹半径为R, 点O2为有刀尖圆弧过渡刃的车刀实际加工轨迹的圆心, 实际加工轨迹半径为 (R+r) 。
加工时要使实际轮廓轨迹与零件编程轨迹一致, 则从点P1圆弧插补到点P2时, 若把编程轨迹半径改为 (R-r) +r=R, 即实际加工轨迹半径变为R。同样原理, 编制车削凹圆弧面的程序时, 预先在程序圆弧半径上减去一个刀尖圆弧半径r, 同样可以消除刀尖圆弧过渡刃引起的加工误差, 达到补偿目的。
若车削圆弧面时利用G41或G42刀具半径补偿办法虽然也可以消除刀尖圆弧过渡刃引起的加工误差, 但要考虑建立刀补、撤销刀补的坐标位置, 相比起来编程繁琐一些。
1.3 举例说明
如图7所示, 在加工圆弧前已经用45°弯头刀完成·100mm外圆的加工, 圆弧车刀的圆弧半径为R3mm, 仅加工图中R19mm的圆弧部分, 刀尖圆心轨迹圆弧的半径为R16mm, 起点A和终点B的直径均为·100mm, 距右端面的距离分别为8.0mm, 40mm, 其加工程序如下:
O 0001;
N10 S1 M3; (主轴低速正转)
N20 T0101; (调用1号圆弧刀)
N30 G00 X150 Z80; (快速移动到安全换刀点)
N40 X106 Z-8; (快速移动到加工起点)
N50 G71 U1 R0.5; (粗车圆弧面)
N60 G71P70 Q100 U0.5 F0.2;
N70 G0 X106Z-8.0;
N80 G1 X100 F0.08;
N90 G2 X100 Z-40 R16;
N100 G1 X106;
N110 G0 X150 Z80; (快速退刀至换刀点)
N120 M05; (主轴停)
N130 M0; (程序暂停)
N140 S2 M3; (主轴高速正转)
N150 G70 P70 Q100; (精车圆弧)
N160 G0 X100 Z80;
N170 M5;
N180 M30;
在使用刀尖圆心编程方式时, 注意事项:
(1) 对刀时, 要把刀尖圆弧半径R值考虑进去 (Z向取半径、X向取直径) , 不能以按假想刀尖进行对刀, 而应以刀尖圆心进行对刀。如上述程序以工件右侧面的中心点作为工件坐标原点, 用试车法对刀时, 车刀碰工件外圆后, 如果对刀处的外圆直径为30mm, 不应按原来假想刀尖的输入X30, 而应输入X36, 因为刀尖圆心处的直径为30mm加上2倍的刀尖半径。
(2) 计算圆心坐标时, 要根据其刀位点在原有的坐标点的方向决定其加或减。
(3) 检查所使用的刀具的刀尖圆弧半径的R值是否与程序中的R值一致。由于程序中刀尖圆心的轨迹是由刀尖圆弧半径算出, 不同的轨迹对应不同的轨迹, 所以此方法加工零件时, 车刀圆弧半径的测量精度将直接影响到零件的加工精度, 车刀的刀尖圆弧半径改变时, 程序必须跟着改变, 在批量较大的生产中要注意刀具的磨损对加工精度的影响。
(4) 车刀切削刃的圆弧半径应当小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径, 以免发生加工干涉。
(5) 对有圆弧部分的编程, 当刀尖在圆内时, 其R值要减去一个刀尖圆弧半径, 当刀尖在圆心外时, 其R值要加上一个刀尖圆弧半径值, 内、外圆均如此。
2 结论
带刀尖圆弧过渡刃的车刀在车削圆弧面时, 编程中预先在程序圆弧半径上加上或减去一个刀尖圆弧半径同样也可以消除刀尖圆弧过渡刃引起的加工误差。在实际生产中, 采用以上办法进行加工补偿不仅能达到消除加工误差的目的, 而且编程简单方便。
参考文献
[1]王清明、卢泽声、梁迎春, 亚微米数控车床误差补偿技术研究[J]。中国机械工程, 1999, 10 (10) :1169-1172.
[2]倪军, 数控机床误差补偿研究的回顾及展望[J]。中国机械工程, 1997, 8 (1) :29-33
[3]龚洪浪, 提高数控车床加工质量的措施[J], 机械工人 (冷加工) 。2006 (1) :37-39
椭圆线旋转轮廓的车削编程方法 篇6
用户宏程序是FANUC数控系统及类似产品中的特殊编程功能。所谓用户宏程序的实质是把一组实现某种功能的指令, 以子程序的形式事先存储在系统存储器中, 通过宏程序调用指令执行这一功能。
宏程序与普通程序相比较, 一般程序的程序字为常量, 一个程序只能描述一个几何形状, 所以缺乏灵活性和适用性。而用户宏程序本体中可以使用变量进行编程, 还可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处理, 从而可以使用宏程序执行一些有规律变化的动作, 如在钻孔循环、椭圆球、四棱台、椭圆台等加工中, 用户应能根据工况确定切削参数, 一般程序不能达到, 在进行自动测量时人或机床要对测量数据进行处理, 这些数据存储在变量中, 一般程序是不能处理的。
应用宏程序变量编程, 对可以用函数公式描述的工件轮廓或曲面进行数控加工, 是现代数控系统一个重要的新功能和新方法, 也是近些年来全国各级数控技能大赛实操考试主要考核点之一。在今年的选拔赛中, 除了有公式曲线之外, 还增加了坐标轴的旋转, 很多选手没有做出来, 而是以圆弧代替此段曲线。赛后, 本人思考了很长一段时间, 故成此文, 希望为广大数控专业爱好者提供参考。
下面以椭圆线旋转轮廓的车削编程方法为例对此问题说明。
2 零件特点以及相关数学知识
2.1 零件特点
如图1示零件, 右侧是旋转的椭圆线。
2.2 相关数学知识
(1) 椭圆的曲线方程 (直角坐标系)
普通方程:
参数方程:Z=acost X=bsint
(2) 坐标轴旋转α后, 函数之间的关系
3 实例
如图1所示的零件, 椭圆线旋转30°后构成的曲线, 该椭圆的长半轴为30mm, 短半轴为20mm。并且椭圆中心向Z轴负方向偏了26.19mm。
注意:以下两种方法所涉及的计算数据, 均可以在绘图软件的帮助下查询得到相应数值。
3.1 方法1用普通方程编程序
涉及的计算如图2所示。
(1) 未旋转时椭圆线的起点坐标 (X1、Z1) 。
解此方程得到X1=13.093, Z1=22.678
(2) 未旋转时椭圆线的终点坐标 (X2、Z2) 。
解此方程得到X2=6.808, Z2=-28.209
(3) cos30°=0.866, sin30°=0.5。
参考程序:
3.2 方法2用参数方程编程序
涉及的计算如图3所示。
(1) 未旋转时椭圆线的起点参数t1。
解得t1=40.893°
(2) 未旋转时椭圆线的终点参数t2。
解得t2=160.1°
参考程序:
4 结语
随着我国工业的发展, 数控机床的使用也越来越广泛, 尤其是加工一些复杂的零件, 普通机床无法加工。宏程序的应用可以大大降低工件的加工时间, 从而提高生产效率, 大大节约了劳动力。
摘要：用户宏程序是FANUC数控系统及类似产品中的特殊编程功能。文中主要介绍了使用宏程序处理椭圆曲线在经过坐标变化后的数控车削程序处理方法, 进而为处理其他类似情况提供了参考意见。
车削螺纹时常见的故障及解决方法 篇7
一、扎刀和打刀
产生扎刀或打刀, 主要有以下几方面原因:刀杆刚性差;车刀安装高度不当;进给量太大;进刀方式不当;工件刚性差或工件装夹不牢;刀具磨损过大。
1刀杆刚性差
车削螺纹时, 刀头伸出刀架的长度不应过长, 一般不大于1.5倍刀杆高度。或采用弹性刀杆;内螺纹车刀刀杆选较硬的材料, 并淬火至HRC35~~45。
2车刀安装高度不当
车刀过高, 吃刀到一定深度时, 车刀的后刀面顶住工件, 摩擦力增大, 甚至把工件顶弯, 造成扎刀现象。车刀过低, 切屑不易排出, 车刀径向力的方向是工件中心, 加上进给丝杠与螺母间隙过大, 致使吃刀深度不断趋于加深, 从而抬起工件, 出现扎刀。因此, 车削时, 车刀应对准工件轴线;硬质合金车刀高速车螺纹时, 刀尖应略高于轴线;高速钢车刀低速车螺纹时, 刀尖应略低于工件轴线。
3进给量太大
进给量太大时, 应降低进给量。
4进刀方式不当
进刀方式不当时, 应改径向进刀为斜向进刀。
5工件刚性差
工件刚性差或装夹不牢, 采用跟刀架支持工件, 或采用轴向进刀切削, 降低进给量。
6刀具磨损
刀具磨损过大, 引起切削力增大, 顶弯工件, 出现扎刀, 此时应对车刀加以刃磨。
二、乱扣
乱扣的原因是当丝杠转一转时, 工件未转过整数转造成的。
1车削车床丝杠螺距与工件螺距比值不成整倍数的螺纹时
如果在退刀时, 采用打开开合螺母, 将床鞍摇至起始位置, 那么, 再次闭合开合螺母时, 就会发生车刀刀尖不在前一刀所车出的螺旋槽内, 以致出现乱扣。
解决方法是采用正反车法来退刀, 即在第一次行程结束时, 不提起开合螺母, 把刀沿径向退出后将主轴反转, 使车刀沿纵向退回, 再进行第二次行程, 这样往复过程中, 因主轴、丝杠和刀架之间的传动没有分离过, 车刀始终在原来的螺旋槽中, 不会出现乱扣。
2车削车床丝杠螺距与工件螺距比值成整倍数的螺纹时
工件和丝杠都在旋转, 提起开合螺母后, 至少要等丝杠转过一转后, 才能重新合上开合螺母, 这样, 当丝杠转过一转时, 工件转了整数倍, 车刀就能进入前一刀车出的螺旋槽内, 就不会出现乱扣。因此就可以采用打开开合螺母手动退刀。这样, 退刀快, 有利于提高生产率和保持丝杠精度, 同时, 丝杠也较安全。
三、螺距不正确1螺距超差
原因是机床调整手柄扳错、交换齿轮挂错或计算失误。可重新检查进给箱手柄位置或验算挂论。
2螺距局部不正确
原因是由于车床丝杠本身的螺距局部误差 (一般由磨损引起) , 可更换丝杠或局部修复。
3螺纹全长上螺距不均匀
产生这种情况的原因及解决办法如下:
(1) 丝杠的轴向窜动太大。可对车床丝杠与进给箱连接处的圆螺母进行调整, 以消除连接处推力球轴承轴向间隙。
(2) 主轴的轴向窜动太大。可调整主轴后调整螺母, 以消除后推力球轴承的轴向间隙。
(3) 溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良。可修整开合螺母并调整开合螺母间隙。
(4) 溜板箱燕尾导轨磨损而造成开合螺母闭合时不稳定。可配置燕尾槽导轨及镶条, 以达到正确的配合要求。
(5) 挂轮间隙过大。可重新调整挂轮间隙。
(6) 工件本身的原因。工件弯曲变形或由于切削热、摩擦热使工件伸长, 测量时缩短, 这就要求在加工时, 合理安排工艺路线, 合理选择切削用量和切削液, 切削时加大切削液流量和压力, 充分冷却。
(7) 中心孔圆度超差, 孔深太浅或与顶尖接触不良。中心孔锥面和标准顶尖接触面不应少于85%。机床顶尖不要太尖, 以免和中心孔底部相碰, 两端中心孔要研磨, 使其同轴。
4出现竹节纹
主轴到丝杠之间的齿轮传动有周期性误差, 挂轮箱内的齿轮、进给箱内的齿轮由于本身的制造误差、局部磨损或齿轮在轴上安装偏心等造成旋转中心低, 从而引起丝杠旋转周期性不均匀, 导致竹节纹的出现, 可以修换有误差或磨损的齿轮。
四、中径不正确