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车削中心加工调焦筒螺旋槽 |
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作者：武汉职业技术学院 詹华西 欧阳德祥 王军 |
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分析圆筒零件周向穿壁螺旋槽铣削加工时出现的问题，并介绍从夹具结构改进到编程调试等方面实现正常加工。
1 零件加工状况分析
图1 所示调焦筒(铝件)是在已车好的筒形坯料上加工一段直弧形穿壁槽和两段螺旋穿壁槽。零件壁厚4mm，可用Ø4的铣刀直接分层铣槽，但需要利用加工中心的附加第四轴或车削中心的C轴功能来实现，本文选用的是车削中心机床。
当使用图2 所示简易夹具加工后发现，由于是穿壁槽加工且槽形较长，单纯采用轴向夹压，加工时将会因夹压变形而无法保证糟宽要求。在直弧槽形中段槽宽只能达到3.4mm，靠近槽两端处也无法保证4mm的宽度。斜槽变形情况虽然小些，但也无法达到尺寸要求，筒柱各处高度也因此而产生了改变，变形程度与轴向夹紧力大小成正比，夹紧力过小时还会造成铣削加工时工件的相对转动。此夹具结构形式只适合于周向铣削浅槽的情形，对穿壁槽铣削则不适合。
图1 调焦筒
图2 轴向夹压式装夹结构
2 夹具结构的改进设计
筒形件用内壁定位的定心夹具一般采用弹性内胀式夹紧方法，可将轴向夹压的施力方式改为径向施力方式，是防止轴向变形的最好解决办法，适合本零件装夹定位的要求。但标准化的夹具结构形式比较复杂，参照其工作原理，对原夹具作了些改进，采用了图3所示的简化结构形式，增加了一个和心轴呈锥面配合的弹性楔套，既有效地保证了加工质量要求，又降低了制造成本。
图3 弹性内胀式装夹结构
为保证夹具使用的可靠性，夹具设计制造应作如下考虑：
·弹性楔套和心轴应按配合要求磨削，且锥度不能太小。
·弹性楔套应淬火以获得硬度。
·弹性楔套自由状态下应比调焦筒工件内孔尺寸小0.2mm。
·弹性楔套前端轴向活动距离按照径向膨胀量与配合锥度计算值+1～2mm设计。
·为便于线切割加工，弹性楔套开口槽宜设计为偶数的4或6个。
·由于调焦筒螺旋槽在壁厚方向均为通槽，可在楔套外圆面上预加工出0.2mm深的让刀空间。
·弹簧用于辅助弹性楔套拔出，卸件时只需要将锁紧螺母松开，待工件与弹性楔套呈松动时即可取出工件，装卸工件简单快捷。
3 车削中心上零件加工程序的设计
车削中心铣削加工时，主轴应转换为进给C轴，在刀盘的第11号刀位上安装动力头，以实现铣削刀具的旋转运动。工件坐标原点设在工件右端面回转中心处，各坐标轴方向如图3 所示，则该零件加工程序设计如下：
01235
G98 (每分钟进给模式)
M24 (切换到铣削模式)
G28 U0 W0
T1100 (换T11刀具)
G28 H0 (C轴回零定向)
G0 G54 Z-5. 5 (走刀到直弧槽起点)
M13 S3000 (启动动力头)
G0 X62.5 (下刀到工件外表面附近)
M98 P1236 L9 (调用子程序9次)
G0 X100 (径向退刀)
M15 (关闭动力头)
G28 U0
G28 W0 (X、Z回零)
G28 H0 (C轴回零定向)
M30
01236
G1U-13. F100M08 (下刀并切入)
H180. F300 (铣直弧槽)
G0 U13. (提刀)
W-7. (移到另一槽起点)
G1 U-13. F100 (下刀并切入0.5mm)
W-12. H-180. F300 (铣螺旋槽)
G0 U13. (提刀)
Z-12. 5 (移到另一槽起点)
G1 U-13. F100 (下刀并切入0.5mm)
W-12. H-180. F300 (铣另一螺旋槽)
G0 U12. M09 (提刀，少提0. 5mm)
Z-5.5 (移到直弧槽起点的Z位)
G28 H0 (转至直弧糟起点，为再下一层作准备)
M99 (返回主程序)
以上程序是按FANUC-Oi-TB数控系统程序格式要求编写。由于所用刀具较小，且限于动力头的功率，程序按每层切深0.5mm ，以主、子程序调用形式设计，每层铣完三个槽后提刀返回到第一个槽下刀处再铣下一层。
采用子程序调用的编程形式可较好地解决分层重复加工的程序大小的问题，大大简化程序量。但起始深度和每次提刀量的设计是关键，本程序是采用增量编程，每层铣完三个槽后向上少提0.5mm，首次下刀的高度位置应按照最后一层铣完后的提刀位置保证在工件表面外来推算确定。
4 结语
铣穿壁槽的夹具不同于铣浅槽的夹具要求，采用弹性内胀式夹紧的径向施力方式，是防止轴向变形的最好解决办法。夹具设计不一定要拘泥于标准，只要了解原理，结合实际应用情况简化其结构，以既能满足使用要求，又能操作简单、提高效率为原则。
筒形件周向铣槽需要利用车削中心或带附加回转轴的加工中心进行加工，但车削中心的铣削功能通常是小功率设计，因此其编程加工又区别于加工中心，只要掌握编程规则，把握关键点，就能设计出正确的程序。(end)
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(1/18/2008) |
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