CN103586519A - 梯型槽分层铣削粗加工方法 - Google Patents

梯型槽分层铣削粗加工方法 Download PDF

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Abstract

梯型槽分层铣削粗加工方法涉及转向架构架加工领域，该方法是采用飞碟铣刀将梯型槽（2）的铣削分为左侧槽型线（3）及右侧槽型线（4）两部分铣削，定义梯型槽（2）的分层铣削变量、槽型线起点Z轴坐标、左侧槽型线（3）及右侧槽型线（4）的角度值，控制数控机床沿着Y轴方向实现两条槽型线的分层粗加工铣削。本发明的方法是在梯型槽的轴向及径向同时变化的分层铣削循环加工工艺，克服了梯型槽现有加工工艺只能通过成形刀整体加工的问题，提高了加工效率，节约了经济成本。

Description

梯型槽分层铣削粗加工方法
技术领域
本发明涉及转向架构架加工领域，具体涉及一种梯型槽分层铣削粗加工方法。
背景技术
在转向架构架结构设计中，转臂节点座一般设计成梯型槽形式，传统工艺是使用成形刀进行梯型槽的粗、精加工，由于转臂定位座属于转向架中的关键部位，为保证构架整体焊接后的加工余量，一般梯型槽毛坯件内腔留量都比较大，或直接设计成实心的毛坯件。如图1至图3所示，图1是待加工的转臂节点座梯型槽毛坯件结构示意图，图2是加工后的转臂节点座梯形槽结构示意图，图3是转臂节点座梯型槽的现有加工方法示意图，现有的加工工艺采用的刀具是梯型槽成形刀1a，其底角为圆角，加工时梯型槽成形刀1a的底面切削刃及侧面切削刃同时参与切削，切削刃与梯形槽2的毛坯面接触面积大，导致抗力过大，加工时工件震动，只能低转速小进给量进行切削，不但效率低，刀具也易磨损，还容易因工件振动造成误差。
发明内容
为了解决现有加工工艺刀具与工件接触面积大，导致抗力过大，加工时工件易震动，加工效率低，刀具也易磨损的技术问题，本发明提供一种采用飞碟铣刀实现梯型槽分层铣削的粗加工方法。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
梯型槽分层铣削粗加工方法包括如下步骤：
步骤一、以待加工梯型槽左侧边缘顶点为坐标原点O，梯型槽宽度方向为X轴，梯型槽长度方向为Y轴，梯型槽深度方向为Z轴，建立空间直角坐标系；定义梯型槽的加工参数，该加工参数包括梯型槽左侧槽型线角度值θ1，梯型槽右侧槽型线角度值θ2，槽型线起点Z轴坐标，槽型线终点Z轴坐标，Y轴起点坐标，Y轴终点坐标，Z轴层铣削步长H，铣刀半径R，加工预留量L0，左侧X轴层铣削步长L1，右侧X轴层铣削步长L2；
其中，上述加工预留量L0是根据加工要求设定的固定值，上述Z轴层铣削步长H是根据梯型槽的总深度和铣刀规格计算得到的固定值，上述左侧X轴层铣削步长L1是根据左侧槽型线角度值θ1和Z轴层铣削步长H计算得到的固定值，上述右侧X轴层铣削步长L2是根据右侧槽型线角度值θ2和Z轴层铣削步长H计算得到的固定值；
步骤二、根据加工预留量L0和左侧X轴层铣削步长L1计算得到左侧X轴起点坐标，将铣刀起点Z1定位在左侧X轴起点坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现左侧槽型线的第一层铣削；
步骤三、根据左侧X轴起点坐标、左侧X轴层铣削步长L1和Z轴层铣削步长H计算铣刀下一个起点Zn（n≥2且n为整数）位置的X轴、Z轴坐标，判断此步加工后左侧槽型线的Z轴坐标是否小于等于槽型线终点Z轴坐标，若是，则进入步骤四；若否，则进入步骤五；
步骤四、将铣刀起点Zn定位在步骤三计算得到的X轴、Z轴坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现左侧槽型线的第n层铣削，然后再执行步骤三；
步骤五、将铣刀返回X轴起点坐标处，完成左侧槽型线的铣削粗加工过程；
步骤六、根据梯型槽的宽度计算得到右侧槽型线的起始X轴坐标，根据右侧槽型线的起始X轴坐标、加工预留量L0和右侧X轴层铣削步长L2计算得到右侧X轴起点坐标，将铣刀起点Z1′定位在右侧X轴起点坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现右侧槽型线的第一层铣削；
步骤七、根据右侧X轴起点坐标、右侧X轴层铣削步长L2和Z轴层铣削步长H计算铣刀下一个起点Zn′（n≥2且n为整数）位置的X轴、Z轴坐标，判断此步加工后右侧槽型线的Z轴坐标是否小于等于槽型线终点Z轴坐标，若是，则进入步骤八；若否，则进入步骤九；
步骤八、将铣刀起点Zn′定位在步骤七计算得到的X轴、Z轴坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现右侧槽型线的第n层铣削，然后再执行步骤七；
步骤九、将铣刀返回右侧X轴起点坐标处，完成右侧槽型线的铣削粗加工过程，进而完成梯型槽分层铣削粗加工方法。
本发明的有益效果是：该方法是在梯型槽的轴向及径向同时变化的分层铣削循环加工工艺，克服了梯型槽现有加工工艺只能通过成形刀整体加工的问题，提高加工效率、节约经济成本。
附图说明
图1是待加工的转臂节点座梯型槽毛坯件结构示意图。
图2是加工后的转臂节点座梯形槽结构示意图。
图3是转臂节点座梯型槽的现有加工方法示意图。
图4是转臂节点座梯型槽的本发明加工方法示意图。
图5是本发明加工方法的空间直角坐标系建立示意图。
图6是图5的正面视图。图中的虚线表示预加工的梯形槽的边缘线。
图7是本发明中左侧槽型线的铣削粗加工过程示意图。
图8是本发明中右侧槽型线的铣削粗加工过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图4所示，本发明的梯型槽分层铣削粗加工方法是采用飞碟铣刀将梯型槽2的铣削分为左侧槽型线3及右侧槽型线4两部分铣削，定义梯型槽2的分层铣削变量、槽型线起点Z轴坐标、左侧槽型线3及右侧槽型线4的角度值，控制数控机床沿着Y轴方向实现两条槽型线的分层粗加工铣削。该方法具体包括如下步骤：
步骤一、如图5和图6所示，以待加工的梯型槽2左侧边缘顶点为坐标原点O，梯型槽宽度方向为X轴，梯型槽长度方向为Y轴，梯型槽深度方向为Z轴，建立空间直角坐标系；定义梯型槽的加工参数，该加工参数包括梯型槽左侧槽型线角度值θ1，梯型槽右侧槽型线角度值θ2，槽型线起点Z轴坐标，槽型线终点Z轴坐标，Y轴起点坐标，Y轴终点坐标，Z轴层铣削步长H，铣刀半径R，加工预留量L0，左侧X轴层铣削步长L1，右侧X轴层铣削步长L2；
其中，上述加工预留量L0是根据加工要求设定的固定值，上述Z轴层铣削步长H是根据梯型槽的总深度和铣刀规格计算得到的固定值，上述左侧X轴层铣削步长L1是根据左侧槽型线角度值θ1和Z轴层铣削步长H计算得到的固定值，上述右侧X轴层铣削步长L2是根据右侧槽型线角度值θ2和Z轴层铣削步长H计算得到的固定值；铣刀半径R大小的选择和左侧X轴层铣削步长L1的数值需要满足如下条件：在进行左侧槽型线3层铣削过程中，铣刀的刀刃不能碰到图1所示梯型槽毛坯件中矩形槽的右侧边缘。
步骤二、如图7所示，根据加工预留量L0和左侧X轴层铣削步长L1计算得到左侧X轴起点坐标，将铣刀起点Z1定位在左侧X轴起点坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现左侧槽型线3的第一层铣削；
步骤三、根据左侧X轴起点坐标、左侧X轴层铣削步长L1和Z轴层铣削步长H计算铣刀下一个起点Zn（n≥2且n为整数）位置的X轴、Z轴坐标，判断此步加工后左侧槽型线3的Z轴坐标是否小于等于槽型线终点Z轴坐标，若是，则进入步骤四；若否，则进入步骤五；
步骤四、将铣刀起点Zn定位在步骤三计算得到的X轴、Z轴坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现左侧槽型线3的第n层铣削，然后再执行步骤三；
步骤五、将铣刀返回X轴起点坐标处，完成左侧槽型线3的铣削粗加工过程；
步骤六、如图8所示，根据梯型槽的宽度计算得到右侧槽型线4的起始X轴坐标，根据右侧槽型线4的起始X轴坐标、加工预留量L0和右侧X轴层铣削步长L2计算得到右侧X轴起点坐标，将铣刀起点Z1′定位在右侧X轴起点坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现右侧槽型线4的第一层铣削；
步骤七、根据右侧X轴起点坐标、右侧X轴层铣削步长L2和Z轴层铣削步长H计算铣刀下一个起点Zn′（n≥2且n为整数）位置的X轴、Z轴坐标，判断此步加工后右侧槽型线4的Z轴坐标是否小于等于槽型线终点Z轴坐标，若是，则进入步骤八；若否，则进入步骤九；
步骤八、将铣刀起点Zn′定位在步骤七计算得到的X轴、Z轴坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现右侧槽型线4的第n层铣削，然后再执行步骤七；
步骤九、将铣刀返回右侧X轴起点坐标处，完成右侧槽型线4的铣削粗加工过程，进而完成梯型槽分层铣削的粗加工。

Claims (1)

1.梯型槽分层铣削粗加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一、以待加工梯型槽左侧边缘顶点为原点O，梯型槽宽度方向为X轴，梯型槽长度方向为Y轴，梯型槽深度方向为Z轴，建立空间直角坐标系；定义梯型槽的加工参数，该加工参数包括梯型槽左侧槽型线角度值θ1，梯型槽右侧槽型线角度值θ2，槽型线起点Z轴坐标，槽型线终点Z轴坐标，Y轴起点坐标，Y轴终点坐标，Z轴层铣削步长H，铣刀半径R，加工预留量L0，左侧X轴层铣削步长L1，右侧X轴层铣削步长L2；
其中，上述加工预留量L0是根据加工要求设定的固定值，上述Z轴层铣削步长H是根据梯型槽的总深度和铣刀规格计算得到的固定值，上述左侧X轴层铣削步长L1是根据左侧槽型线角度值θ1和Z轴层铣削步长H计算得到的固定值，上述右侧X轴层铣削步长L2是根据右侧槽型线角度值θ2和Z轴层铣削步长H计算得到的固定值；
步骤二、根据加工预留量L0和左侧X轴层铣削步长L1计算得到左侧X轴起点坐标，将铣刀起点Z1定位在左侧X轴起点坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现左侧槽型线（3）的第一层铣削；
步骤三、根据左侧X轴起点坐标、左侧X轴层铣削步长L1和Z轴层铣削步长H计算铣刀下一个起点Zn（n≥2且n为整数）位置的X轴、Z轴坐标，判断此步加工后左侧槽型线（3）的Z轴坐标是否小于等于槽型线终点Z轴坐标，若是，则进入步骤四；若否，则进入步骤五；
步骤四、将铣刀起点Zn定位在步骤三计算得到的X轴、Z轴坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现左侧槽型线（3）的第n层铣削，然后再执行步骤三；
步骤五、将铣刀返回X轴起点坐标处，完成左侧槽型线（3）的铣削粗加工过程；
步骤六、根据梯型槽的宽度计算得到右侧槽型线（4）的起始X轴坐标，根据右侧槽型线（4）的起始X轴坐标、加工预留量L0和右侧X轴层铣削步长L2计算得到右侧X轴起点坐标，将铣刀起点Z1′定位在右侧X轴起点坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现右侧槽型线（4）的第一层铣削；
步骤七、根据右侧X轴起点坐标、右侧X轴层铣削步长L2和Z轴层铣削步长H计算铣刀下一个起点Zn′（n≥2且n为整数）位置的X轴、Z轴坐标，判断此步加工后右侧槽型线（4）的Z轴坐标是否小于等于槽型线终点Z轴坐标，若是，则进入步骤八；若否，则进入步骤九；
步骤八、将铣刀起点Zn′定位在步骤七计算得到的X轴、Z轴坐标处，先控制铣刀沿着Z轴方向工进到一个Z轴层铣削步长H的深度后，再控制铣刀沿着Y轴方向工进到Y轴终点坐标处，实现右侧槽型线（4）的第n层铣削，然后再执行步骤七；
步骤九、将铣刀返回右侧X轴起点坐标处，完成右侧槽型线（4）的铣削粗加工过程，进而完成梯型槽分层铣削粗加工方法。
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