桿類球面零件旋風切削的加工計算和調(diào)試
2014-3-13 來源： 作者：鄭州煤礦機械集團公司 傅廣義 楊民
在實際生產(chǎn)中經(jīng)常碰到車削圓球面, 除了單件生產(chǎn)采用雙手控制法加工外, 大都采用旋風切削法加工。用旋風切削圓球面時, 需要根據(jù)工件球面的形狀計算出刀具盤旋轉(zhuǎn)軸線應(yīng)與工件旋轉(zhuǎn)軸線的夾角α、以及刀具盤上兩刀尖間的距離AB 。
如圖1 、圖2 、圖3 中所示各類型桿類球面零件有一顯著特點, 即球面頭部有一中心孔, 做為各工序基準, 為保證后序工序加工, 在加工球面時, 應(yīng)予保留, 這樣就等于在該處有一小球缺, 此時, 若加工如圖1 、圖2 、圖3 所示各類型零件的球面時, 其刀具盤旋轉(zhuǎn)軸線與工件旋轉(zhuǎn)軸線的夾角α和刀具盤上兩刀尖間的距離AB 的計算公式分別為
式中 d ———右端小球缺直徑
D ———球面工件左端尺寸
SR ———球面半徑
———工件中心與小球缺的夾角
———刀具盤辶回轉(zhuǎn)中心與小球缺夾角 α———刀具盤辶回轉(zhuǎn)中心與工件軸線夾角
AB ———刀具盤上兩刀尖距離
按計算的α角將刀具盤旋轉(zhuǎn)軸線與工件旋轉(zhuǎn)軸線的夾角α調(diào)整好, 并按計算出的AB 尺寸將兩刀尖調(diào)正好, 并保證兩刀尖在同一旋轉(zhuǎn)平面內(nèi), 其所在旋轉(zhuǎn)平面垂直于刀具盤旋轉(zhuǎn)軸線, 然后試切球面,測量球面外徑的橢圓度, 按其橢圓度誤差調(diào)整刀盤旋轉(zhuǎn)軸線與球面中心的軸向位置。
當試切的球面如圖4 所示, 其中D 為實測尺寸, D1為正確尺寸。D > D1時, 說明刀盤旋轉(zhuǎn)軸線與工件旋轉(zhuǎn)軸線的交點在球面中心的左側(cè), 此時應(yīng)將交點往右移, 即調(diào)整工件和刀盤的相對位置, 再試切直至橢圓度消失為止。當試切的球面如圖5 所示,D < D1 時, 說明刀盤旋轉(zhuǎn)軸線與工件旋轉(zhuǎn)軸線的交點在球面中心的右側(cè), 此時應(yīng)將交點往左移, 即調(diào)整工件和刀盤的相對位置, 再試切直至橢圓度消失為止。對于圖1 球冠和圖2 半球面可用圓弧樣板檢驗球面質(zhì)量。此外在加工上述各類型球面時, 要特別注意工件與刀盤的相對位置, 從而保證一批工件在加工中始終處于正確位置。
在圖5中, 定位銷套6 內(nèi)孔尺寸為
,定位銷7 的導向外圓尺寸為
,定位銷定位外圓尺寸為
,工件定位孔尺寸為
；根據(jù)氣缸蓋加工工藝, 要求 尺寸為47 ±0.05mm, 因此我們設(shè)計定位銷底孔到導向孔的距離 為47 ±0.015mm。由于專用機床夾具上定位銷與定位銷套之間存在間隙δ1 , 定位銷與工件上的定位孔之間存在間隙δ2 , 將導致工件下垂δ1/2+δ2/2 。當工件在第一臺專用機床上加工再經(jīng)過生產(chǎn)線上近20 臺專用機床插入定位后, 工件上的定位銷孔孔徑會因磨損而變大, 由此產(chǎn)生的間隙為δ3(約為0.02 ～ 0.03mm), 使工件下垂量增大。
,定位銷7 的導向外圓尺寸為,定位銷定位外圓尺寸為,工件定位孔尺寸為；根據(jù)氣缸蓋加工工藝, 要求 尺寸為47 ±0.05mm, 因此我們設(shè)計定位銷底孔到導向孔的距離 為47 ±0.015mm。由于專用機床夾具上定位銷與定位銷套之間存在間隙δ1 , 定位銷與工件上的定位孔之間存在間隙δ2 , 將導致工件下垂δ1/2+δ2/2 。當工件在第一臺專用機床上加工再經(jīng)過生產(chǎn)線上近20 臺專用機床插入定位后, 工件上的定位銷孔孔徑會因磨損而變大, 由此產(chǎn)生的間隙為δ3(約為0.02 ～ 0.03mm), 使工件下垂量增大。
由以上計算可知, 以一圓柱銷、一菱型銷懸掛在垂直面上定位的方式進行加工, 一方面部分工件會超差, 另一方面即使加工出的工件尺寸符合工藝要求, 也大多處在公差下限(理想狀態(tài)是公差處于中限), 這將降低機床的穩(wěn)健性。
根據(jù)以上分析, 筆者通過反復(fù)總結(jié)專用機床制造與大修過程中的經(jīng)驗, 提出在設(shè)計精加工專用機床夾具時, 將定位銷底孔到其它導向孔的距離增大Δy , 以彌補工件的下垂量
上述公式適用于被加工孔位于定位銷底孔下部的情況。若待加工孔位于定位銷上邊, 設(shè)計夾具時要將定位銷底孔到其它導向孔的距離減少Δy 。
將上述改進后的定位設(shè)計方案應(yīng)用于實際生產(chǎn), 取得很好的效果:所加工的氣缸蓋上各孔到定位銷孔的距離公差大多處在中限, 使工件廢品率降為零, 大大提高了機床的穩(wěn)健性。
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