CN103084785B - 提高锥圆或锥孔加工速度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高锥圆或锥孔加工速度的方法，其特征是，包括以下工艺步骤：（1）设定卡盘端面的中心为管坏工件的原点，以管坯的轴向作为Z轴方向，以管坯的径向作为X轴方向；（2）将管坯固定在卡盘上由卡爪夹紧，管坯伸出卡盘的长度为L+Δl，L为为加工完成后管坯伸出卡盘端面的长度，Δl为加工端面余量；（3）将管坯的端面、外倒角先后加工好；（4）设定切削起点；（5）再用指令G34以变螺距的方式对管坯进行扒外圆，扒外圆过程中刀片在Z轴的进给量逐渐增加。采用本发明所述方法加工锥圆时，外圆的加工速度快，生产效率高。

Description

提高锥圆或锥孔加工速度的方法

技术领域

本发明涉及一种冷机加工锥圆或锥孔的生产方法，尤其是一种提高加工速度的锥圆或锥孔的生产方法。

背景技术

用数控车床加工外锥圆或内锥孔时，FANUC数控系统编程方式是以指令G01X＿Z＿F＿方式扒外锥圆或内锥孔，在G01（直线插补）后面跟着走刀速度F值，不管是每分钟进给，还是每转进给，这个F值恒定。

现有的采用G01X＿Z＿F＿编程方式扒外锥圆或内锥孔的方法存在以下问题：

（1）加工速度慢：锥圆如图1所示，锥孔如图2所示，在对锥圆和锥孔进行切削时，如图3、图4所示，开始时切削量较大，此时的进给速度F值不能快，否则容易崩刀或者刀具磨损较快，但加工到锥度后面时，切削量变少，但F值仍固定，为考虑刀具寿命，一般编程时F进给速度比较低，显然对于加工时间上是浪费了；

（2）刀具使用寿命不稳定：如果只考虑整个外锥圆或外锥孔的加工速度，在开始加工的时候走刀速度F值较快，切削量大，刀具容易产生崩刀现象；

（3）加工的产品精度差：在加工外锥圆或内锥孔时，由于截面尺寸改变，当材料在夹紧时不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，即应力。以及在加工时工件由于温度、湿度变化等而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置，由于开始时的切削量大，切削速度快，难以抵消内部应力的变化（扭转应力、热应力、自身应力等），导致材料变形大，椭圆度增大。在加工螺纹时又会产生“让刀”，会导致加工出来的螺纹椭圆度变大，会使管体外螺纹和环规的作用中径变大，内螺纹和塞规的作用中径变小，这样就会影响环规的真实紧密距，内外螺纹在配合时，扭矩曲线会成波浪形曲线，拧接扭矩难以控制，并且会使内外螺纹配合的密封性能降低。

FANUC数控系统螺纹编程指令有G01、G00、G34等。其中G01为直线切削指令，G00为定位（快速移动）指令。

在FANUC系统中，G34为加工螺纹变螺距指令，变螺距螺纹（如图5所示）的使用十分广泛，如饮料罐装机械、航空传输机械、塑料挤压机械、饲料加工机械、船舶上的变螺距螺旋桨装置以及汽车前转向悬挂上的变螺距弹簧减振器等都使用变螺距螺纹。例如：用于食品行业的变螺距螺纹产品由于具有压缩均匀、压缩比大、出料连续性好等特点得到广泛应用。再例如：绞肉机送料杆就是变距螺纹，前端是大螺距加快送料速度，从前端到后端螺距逐渐变小，后端是小螺距增大螺杆推力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种提高加工速度的锥圆或锥孔的生产方法，该生产方法的切削速度成递增或递减的形式，能提高锥圆或锥孔的加工速度以及产品精度。

按照本发明提供的技术方案，所述提高锥圆或锥孔加工速度的方法，在数控车丝机SL-803C上进行，该数控车丝机为两轴机床，操作系统为FANUC系统；其特征是，包括以下工艺步骤：

（1）建立坐标系：设定卡盘端面的中心为管坏工件的原点，以管坯的轴向作为Z轴方向，以管坯的径向作为X轴方向；

（2）将管坯固定在卡盘上由卡爪夹紧，管坯伸出卡盘的长度为L+Δl，L为为加工完成后管坯伸出卡盘端面的长度，Δl为加工端面余量；

（3）运用直线切削指令G01将管坯的端面、外倒角先后加工好，加工过程中管坯保持转动，并使用冷却水进行冷却，保证平完端面后的管坯端面至卡盘端面的距离为L；

（4）加工好管坯的端面和外倒角后，先用定位指令G00将刀片的Z轴定位到距离管坯端面2～5mm处，将X轴定位到d/2处，d为管坯加工出外锥圆后外锥圆管端的直径，或者为管坯加工出内锥孔后内锥孔管端的直径；再用直线切削指令G01将刀片走到管坯的端面处，即Z轴坐标为L，X轴坐标为d/2处为切削起点；

（5）再用指令G34以变螺距的方式对管坯进行扒外圆，具体步骤为：

a、设定切削终坐标：切削终点的Z轴坐标为L－l，l为外锥圆内锥孔的长度，X轴坐标为D/2，D为管坯的外径或内径；

b、采用指令G34进行扒外圆，管坯在扒外圆外过程中进行转动，管坯的转动圈数为n，n为正整数；管坯每转动一圈，刀片在Z轴方向上进给量为F+（n－1）×K，其中F为管坯转动第一圈时刀片在Z轴方向上的进给量；K为管坯每转动一圈，刀片进给增加量。

本发明具有以下优点：

（1）采用本发明所述方法加工锥圆时，外圆的加工速度快，生产效率高（随着切削量的减少，提高了切削速度，自然加工的速度要快）；

（2）刀具使用寿命稳定，不易出现崩刀现象（切削量大，走刀慢，刀具不易崩刀，刀具寿命稳定）；

（3）降低工件锥圆或锥孔的椭圆度，使加工螺纹时不易产生“让刀”，及螺纹的椭圆度降低，从而提高了产品的精度（开始时切削量大，走刀量小，应力释放慢，均匀，组织内部应力趋于平衡，不易使椭圆度变大；当加工到锥圆后面时，切削量小，走刀量大，表面切削不是很多，应力相对要小，也不易使椭圆度变大）。

附图说明

图1为外锥圆的示意图。

图2为内锥孔的示意图。

图3为现有技术中切削外锥圆的示意图。

图4为现有技术中切削内锥孔的示意图。

图5为变螺距螺纹的示意图。

图6为本发明所述方法切削外锥圆的示意图。

图7为本发明所述方法切削内锥孔的示意图。

图8为实施例一所述切削方法的示意图。

图9为实施例二所述切削方法的示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

实施例一：一种提高锥圆加工速度的方法，如图6、图8所示，在数控车丝机SL-803C上进行，该数控车丝机为两轴（X、Z）机床，操作系统为FANUC系统；本实施例中该管坯的外径为D=139.7mm，壁厚为h=9.17mm，外锥圆管端直径为d=134.4mm，外锥圆的锥度为1:16，外锥圆的长度为l=88.9mm，管坯的钢级为J55（API标准钢级）；采用以下工艺步骤：

（1）建立坐标系：设定卡盘端面的中心为管坏工件的原点，以管坯的轴向作为Z轴方向（即前后移动方向为Z轴方向），以管坯的径向作为X轴方向（即上下移动方向为X轴方向）；

（2）将管坯固定在卡盘上由卡爪夹紧，管坯伸出卡盘的长度为L+Δl，L=300mm，为加工完成后管坯伸出卡盘端面的长度，Δl=1~2mm，为加工端面余量；

（3）选用山特维克生产的成型外圆刀片，刀片型号为CNMG160612PM4225；运用直线切削指令G01将管坯的端面、外倒角先后加工好，加工过程中管坯以280转/分钟的速度转动，并使用冷却水进行冷却，保证平完端面后的管坯端面至卡盘端面的距离为L，即300mm；

（4）加工好管坯的端面和外倒角后，采用成型外圆刀片（刀片型号为CNMG160612PM4225），先用定位指令G00将成型外圆刀片的Z轴定位到距离管坯端面5mm处，将X轴定位到d/2处，即管坯加工出外锥圆后的外锥圆管端的外表面处；再用直线切削指令G01将成型外圆刀片走到管坯的端面处，即Z轴坐标为L=300.0mm，X轴坐标为d/2=67.2mm处为切削起点；

（5）再用指令G34以变螺距的方式对管坯进行扒外圆，具体步骤为：

a、设定切削终坐标：切削终点的Z轴坐标为L－l=300mm－88.9mm=211.1mm，X轴坐标为D/2=69.85mm；

b、采用指令G34进行扒外圆，管坯在扒外圆外过程中进行转动，管坯的转动圈数为n（n为正整数），管坯每转动一圈，成型外圆刀片在Z轴方向上进给量为F+（n－1）×K，其中F为管坯转动第一圈时成型外圆刀片在Z轴方向上的进给量，为0.2mm；K为管坯每转动一圈，成型外圆刀片进给增加量，为0.001808mm；即当管坯转动第一圈时，成型外圆刀片在Z轴方向上进给0.2mm，当管坯转动到第二圈时，成型外圆刀片在Z轴方向上进给0.201808mm，当管坯转动到第二圈时，成型外圆刀片在Z轴方向上进给0.203616mm，以此类推，当管坯转动到第n圈时，其成型外圆刀片在Z轴方向上进给0.2+0.001808×（n－1）；在对管坯扒外圆的过程中，成型外圆刀片的进给量越来越大，即走刀速度越来越快，可以大大缩短加工时间。

实施例二：一种提高锥孔加工速度的方法，如图7、图9所示，在数控车丝机SL-803C上进行，该数控车丝机为两轴（X、Z）机床，操作系统为FANUC系统；本实施例中该管坯的内径为D=127.8mm，壁厚为h=9.17mm，管端内锥孔端部直径为d=133.4mm，内锥孔的锥度为1:16，内锥圆的长度为l=88.9mm，管坯的钢级为J55（API标准钢级）；采用以下工艺步骤：

（1）建立坐标系：设定卡盘端面的中心为管坏工件的原点，以管坯的轴向作为Z轴方向（即前后移动方向为Z轴方向），以管坯的径向作为X轴方向（即上下移动方向为X轴方向）；

（2）将管坯固定在卡盘上由卡爪夹紧，管坯伸出卡盘的长度为L+Δl，L=300mm，为加工完成后管坯伸出卡盘端面的长度，Δl=1~2mm，为加工端面余量；

（3）选用山特维克生产的成型外圆刀片，刀片型号为CNMG160612PM4225；运用直线切削指令G01将管坯的端面、外倒角先后加工好，加工过程中管坯以280转/分钟的速度转动，并使用冷却水进行冷却，保证平完端面后的管坯端面至卡盘端面的距离为L，即300mm；

（4）加工好管坯的端面和外倒角后，采用成型外圆刀片（刀片型号为CNMG160612PM4225），先用定位指令G00将成型外圆刀片的Z轴定位到距离管坯端面5mm处，将X轴定位到d/2处，即管坯加工出外锥圆后的外锥圆管端的外表面处；再用直线切削指令G01将成型外圆刀片走到管坯的端面处，即Z轴坐标为L=300.0mm，X轴坐标为d/2=66.7mm处为切削起点；

（5）再用指令G34以变螺距的方式对管坯进行扒外圆，具体步骤为：

a、设定切削终坐标：切削终点的Z轴坐标为L－l=300mm－88.9mm=211.1mm，X轴坐标为D/2=63.9mm；

b、采用指令G34进行扒外圆，管坯在扒外圆外过程中进行转动，管坯的转动圈数为n（n为正整数），管坯每转动一圈，成型外圆刀片在Z轴方向上进给量为F+（n－1）×K，其中F为管坯转动第一圈时成型外圆刀片在Z轴方向上的进给量，为0.2mm；K为管坯每转动一圈，成型外圆刀片进给增加量，为0.001808mm；即当管坯转动第一圈时，成型外圆刀片在Z轴方向上进给0.2mm，当管坯转动到第二圈时，成型外圆刀片在Z轴方向上进给0.201808mm，当管坯转动到第二圈时，成型外圆刀片在Z轴方向上进给0.203616mm，以此类推，当管坯转动到第n圈时，其成型外圆刀片在Z轴方向上进给0.2+0.001808×（n－1）；在对管坯扒外圆的过程中，成型外圆刀片的进给量越来越大，即走刀速度越来越快，可以大大缩短加工时间。

Claims (1)

1.一种提高锥圆或锥孔加工速度的方法，在数控车丝机SL-803C上进行，该数控车丝机为两轴机床，操作系统为FANUC系统；其特征是，包括以下工艺步骤：

（1）建立坐标系：设定卡盘端面的中心为管坯工件的原点，以管坯的轴向作为Z轴方向，以管坯的径向作为X轴方向；

（2）将管坯固定在卡盘上由卡爪夹紧，管坯伸出卡盘的长度为L+Δl，L为加工完成后管坯伸出卡盘端面的长度，Δl为加工端面余量；

（3）运用直线切削指令G01将管坯的端面、外倒角先后加工好，加工过程中管坯保持转动，并使用冷却水进行冷却，保证平完端面后的管坯端面至卡盘端面的距离为L；

（4）加工好管坯的端面和外倒角后，先用定位指令G00将刀片的Z轴定位到距离管坯端面2～5mm处，将X轴定位到d/2处，d为管坯加工出外锥圆后外锥圆管端的直径，或者为管坯加工出内锥孔后内锥孔管端的直径；再用直线切削指令G01将刀片走到管坯的端面处，即Z轴坐标为L，X轴坐标为d/2处为切削起点；

（5）再用指令G34以变螺距的方式对管坯进行扒外圆，具体步骤为：

a、设定切削终坐标：切削终点的Z轴坐标为L－l，l为外锥圆或内锥孔的长度，X轴坐标为D/2，D为管坯的外径或内径；

b、采用指令G34进行扒外圆，管坯在扒外圆外过程中进行转动，管坯的转动圈数为n，n为正整数；管坯每转动一圈，刀片在Z轴方向上进给量为F+（n－1）×K，其中F为管坯转动第一圈时刀片在Z轴方向上的进给量；K为管坯每转动一圈，刀片进给增加量。