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一種簡單實用的球閥殼體車削加工想法及其刀具設計

時間:2012-4-19 21:46:50 來源:https://www.mm0535.com 作者:弘凌泵閥 閱讀次數:2862

在實際生產中,球閥殼體零件的內球面由于位置特殊,加工難度較大,尤其對于加工精度要求較高的零件,為了保證加工質量,就必須制定合理的加工工藝,并設計專用夾具和刀具。本文以球閥殼體的加工為例,介紹一種簡單、實用的內球表面車削加工方法及其刀具設計。

1 球閥殼體內表面加工方案

殼體零件的內外观加工能够采用車削、銑削、磨削等多種办法。為了加工圖 1 所示的球閥殼體,此前曾拔取成形銑刀分別對球體的兩個內外表進行銑削加工,但加工精度未能達到要求。因此,該零件的加工被列為校內科研課題進行攻關。


圖 1 球閥殼體剖面圖

通過剖析,加工該零件內表面理想的办法是选择車削加工。由于用普通車床手動車削保證球面的尺寸精度和外貌質量,变成與另外零件共同時,難以實現良好的面接觸,因而必須选取數控車削,以保證加工精度。

因为該閥體的內表面近似于一個封閉球體,加工時刀具進出很不容易。如选取普通鑊刀加工,因为刀桿懸伸超過了 75mm,因此很難保證其。以是,合理設計刀具是實現加工的關鍵步驟。

2 刀具的設計

為了便于刀具進出工件內腔,刀頭的尺寸不宜過大。為此,設計了一個活動刀頭。這種刀頭不僅要解決刀具進出工件的問題,并且在頻繁的裝拆過程中,確保刀具的位置精度。車刀的裝配見圖 2。刀桿材料選用 45 鋼。車刀采用大旨鉆改制而成。刀頭的槽孔和刀桿的槽拔取數控線切割加工而成,采取過渡配合,并用螺釘在一端固定,以保證刀具在 X 方向竄動最小。刀頭的分化見圖 3。車刀在刀頭內可沿 X 方向調整,并用螺釘固定。


圖 2 車刀裝配圖

圖 3 刀頭分解圖

3 刀尖圓弧半徑的誤差補償

在實際加工中,所用刀尖有一個半徑不大的圓弧。而在數控車削編程中,為了便当起見,將刀尖看作一個點。在對刀時,一般是以車刀的假想刀尖作為刀位點,以是,在車削加工時,由于假想刀尖與實際刀具切削點的運動軌跡不,若是不选择補償措施,就能够產生加工誤差。雖然在切削端面、內徑和外徑時不會產生誤差,但在切削錐面和圓弧時會產生少切或過切。


圖 4 假想刀尖與刀尖圓角

為了排除車刀刀尖圓角引起的加工誤差,要明白刀尖圓角半徑的大小。用刀具測量儀對刀尖進行測量的結果為 R0.21mm。

加工所用車床的數控系統為 Fanuc OI-Mate,具有刀尖圓弧半徑補償功能,于是可用刀具半徑補償指令進行刀尖圓角半徑補償。根据刀具路徑前進宗旨,刀具位于工件右側,因而應采用 G42 刀補指令。刀具補償與假想刀尖于刀尖圓角主题的方位有關,圖 4 的方位代碼為 3。確定相關參數后,用試切法確定車刀在 X 軸和 Z 軸的场所,并輸人補償值,然后輸人刀尖圓弧半徑 R 和假想刀尖方位代碼 T。

《表 1》 刀具補償表
刀補號 X Z R T
01 120 90 0.21 3

數控加工程序如下:

粗加工程序……

N50 G00 X0 Z37

N60 G42 G01 Z35

N70 G03 X0 Z0 R37 F0.05

N80 G40 G00 Z37

……

只要遵从的场所將刀具置位,進行加工。切削完畢后,通過直徑 φ28 的孔拆下刀頭,沿 Z 軸移走刀桿,然后拆下工件,裝上新零件后,刀桿置位,裝上刀頭,繼續加工。

檢測結果说明,用該想法加工出的球閥殼體零件的尺寸精度和外观質量完全及格。

球閥殼體的大批量加工而設計的活動刀頭既保證了加工精度(同心度),又便于裝拆(裝拆時間僅需 20 多秒),而通過對刀尖圓弧半徑的誤差補償,有效保證了圓弧面半徑尺寸的加土精度。這種加工方法適合大多數有拆卸孔的球閥殼體內表面加工。

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