CN109434388B - 楔环的一种车铣复合加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供楔环的车铣复合加工方法，涉及机械加工制造技术领域，本发明通过排列楔环X1与楔环X2的位置，楔环上长槽，螺纹底孔的加工位置，设计楔环成对铣削加工的工艺方法以及走刀路线，设计车铣复合加工序工步，采用机床C轴与Z轴联动方式铣削楔环斜面，将楔环直接加工成型，完成楔环的高效高质量加工。本发明方法操作简单、编程易实现，能够高效、高质量的加工楔环产品。

Description

楔环的一种车铣复合加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工方法，涉及楔环的一种车铣复合加工方法。

背景技术

目前楔环已广泛应用于航天产品舱段类零件之间的连接，通过楔环连接可使连接的舱体外表面光顺，结构紧凑，易于调节，并且拆装方便。

楔环加工的传统方法一般采用车削螺纹的原理成型零件，配合钳工和铣削完成工件加工。车刀每前进一个螺距含一对楔环，具体方法为车削外圆和内孔，钳工分离楔环，刻线，铣床加工角度孔。这种传统的加工方法存在以下缺点：

1)合格率低:工件经多道工序加工完成，钳工在分离过程容易造成工件变形，工件在铣加

工时基准需要对刻线找正，工序基准和累积误差大。

2)效率低:工件结构轻薄，装夹力控制要求高，工序多，不能连续加工，加工周期长。

发明内容

本发明提出了楔环成对加工的工艺方法以及走刀路线。楔环X1与楔环X2之间的螺旋面相互旋转完成两楔环的宽度的变化，楔环展开平面为一个平面梯形，通过互补的梯形关系设计了一种成对加工工艺方法，并提供一种螺旋线编程方法。

车铣复合机床以“基准统一的原则”车削楔环内外表面尺寸调用铣刀铣削楔环上的长圆槽，螺纹底孔，C轴与Z轴联动方式铣削楔环斜面，将楔环直接加工成型。

加工工艺设计：设计楔环X1与楔环X2的位置，楔环X1与楔环X2平面展开为相同形状的梯形，把这两个形状互补并列排列铣削。

走刀路线规划:铣削楔环X1与楔环X2上的螺纹底孔与长圆槽。零件端面为车削表面不需铣削，铣削楔环X1螺旋面至脱落。铣削楔环X1与楔环X2螺旋面，直面不铣削采用车削切断刀切断。

具体工艺流程如下：

第一步:备管料：管料毛坯直径外圆D1＝D+10，内孔直径D2＝D-2h-10,其中D为零件外径，h为壁厚，长度L＝A1+A2+A3+A4。

第二步:车加工外圆尺寸，粗车外圆余量为0.2mm，长度尺寸为L＝A1+A2+A3+A4。粗车内孔余量为0.2mm，精车外圆到位，精车内孔到位。

第三步:打开回转轴铣削模式，C轴定位到角向0度。

调取相应立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-A5，楔环X1正向旋转角度C1，铣楔环X1螺纹底孔。

第四步:立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-A5，楔环X1正向旋转角度C2，铣楔环X1长圆槽。

第五步:立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-(A1+A2+A3-A5)楔环X2负向旋转角度旋转角度C1+C0，铣楔环X2螺纹底孔。

第六步:立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-(A1+A2+A3-A5)楔环X2负向旋转角度旋转角度C2+C0,铣楔环X2长圆槽。

第七步:铣削楔环X1螺旋面，C轴定位到角向0度，

Z轴向方向从工件端面(即工件零点处)切入到达Z＝-A1,C轴Z开始联动加工，C轴正向到达C＝360-C0,Z轴到达Z＝-A2，此时刀具轴向切出，进入下一次循环切入直至楔环X1自动脱落。

第八步:铣削楔环X2螺旋面，C轴定位到角向负向C0度，

Y轴正方向移动2倍铣刀直径的宽度，Z轴向方向从工件端面(即工件零点处)切入到达Z＝-(A1+A2+A3),Y轴负向走刀到Y0，Z轴走刀到Z＝(-A2+A3),启动C轴Z开始联动加工，C轴从负方向到达0度,Z轴到达Z＝-(A1+A3)，此时C轴停止Z轴到达Z＝-(A1+A2+A3),完成楔环X2小端的加工，刀具轴向切出，进入下一次循环切入直至楔环X2螺旋面铣削完成，楔环X2不会自动脱落。

第九步:调取切断刀，回转轴打开车削模式，轴向定位Z＝-(A1+A2A+A3+A4),切断楔环X2。

其中：A1─楔环大端宽度

A2─楔环小端宽度

A3─铣刀切削宽度

A4─切刀宽度

A5─螺纹底孔，长圆槽中心线对零件基准的距离

C0—楔环始末端的夹角

C1─螺纹底孔与基准零度的夹角

C2─长圆槽与基准零度的夹角

X轴—机床直径法线方向直线轴

Y轴─机床直径切线方向直线轴

Z轴─机床纵向方向直线轴

C轴─机床Z轴回转轴

本发明的有益效果是：本方法避免了多工序多次装夹加工造成的累积误差，一次装夹即可完成产品加工，操作方便，劳动强度低，编程简单。通过设备加工轴的转换实现刀具半径补偿功能，铣加工所用刀具无直径限制，可通过刀补实现任意直径刀具的加工；刀具出现磨损，可通过调整刀补参数实现高精度尺寸的加工；减少了更换加工设备钻孔、分离楔环的工序，效率更高。

附图说明

图1为楔环X1、X2结构示意图

图2为楔环尺寸参数示意图

图3为楔环尺寸参数示意图

X1─楔环X1；X2─楔环X2；3─螺纹底孔；4─长圆槽；5—螺旋面

具体实施方式

为了使本发明的技术手段和创新特征易于理解，下面结合附图2，图3说明以下流程，对本发明的具体工艺方案，走刀路线实施方式作进一步描述。但是需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此本发明不应局限于实施例公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

第一步:备管料：管料毛坯直径外圆D1＝D+10，内孔直径D2＝D-2h-10,其中D为零件外径，

h为壁厚，长度L＝A1+A2+A3+A4。

第二步:车加工外圆尺寸，粗车外圆余量为0.2mm，长度尺寸为L＝A1+A2+A3+A4。粗车内孔留余量为0.2mm，精车外圆到位，精车内孔到位。

第三步:打开回转轴铣削模式，C轴定位到角向0度。

调取相应立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-A5，楔环X1正向旋转角度C1，铣楔环X1螺纹底孔。

第四步:立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-A5，楔环X1正向旋转角度C2，铣楔环X1长圆槽。

第五步:立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-(A1+A2+A3-A5),楔环X2负向旋转角度旋转角度C1+C0，铣楔环X2螺纹底孔。

第六步:立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-(A1+A2+A3-A5),楔环X2负向旋转角度旋转角度C2+C0,铣楔环X2长圆槽。

第七步:铣削楔环X1螺旋面，C轴定位到角向0度。

Z轴向方向从工件端面(即工件零点处)切入到达Z＝-A1,C轴Z开始联动加工，C轴正向到达C＝360-C0,Z轴到达Z＝-A2，此时刀具轴向切出，进入下一次循环切入直至楔环X1自动脱落。

第八步:铣削楔环X2螺旋面，C轴定位到角向负向C0度。

Y轴正方向移动2倍铣刀直径的宽度，Z轴向方向从工件端面(即工件零点处)切入到达Z＝-(A1+A2+A3),Y轴负向走刀到Y0，Z轴走刀到Z＝(-A2+A3),启动C轴Z开始联动加工，C轴从负方向到达0度,Z轴到达Z＝-(A1+A3)，此时C轴停止Z轴到达Z＝-(A1+A2+A3),完成楔环X2小端的加工，刀具轴向切出，进入下一次循环切入直至楔环X2螺旋面铣削完成，楔环X2不会自动脱落。

第九步:调取切断刀，回转轴打开车削模式，轴向定位Z＝-(A1+A2+A3+A4),切断楔环X2。

数控加工设备的旋转轴没有刀具半径补偿功能，无法通过刀具半径补偿实现高精尺寸加工的微量调整，另外还需实时监测刀具的磨损，一旦有磨损，尺寸精度就会受影响，因此需要经常更换新刀具。本方案采用机床将C轴的旋转虚拟为Y轴的线性运动指令，编制螺旋线铣削程序，实现了半径补偿功能，使得刀具正常磨损不会对加工尺寸造成影响。

具体实例编程方法：做螺旋线编程过程。

C的旋转角转换为Y轴的弧长。计算公式为

(D为产品外径，

为旋转角)。

计算过程：

楔环的内径尺寸为φ193mm，外径尺寸为φ200±0.1mm，开口角度为15°，大端宽度为10(-0.08，-0.12)mm，小端宽度0.4mm，平面度不大于0.02，所有表面粗糙度不大于Ra1.6，展开长度以外径D计算。长度为外圆实体弧长即

展开大端宽度为

展开小端宽度为0.41，这样就构成了一个平面梯形如图3所示，根据设计图样中的楔环X1展开图在操作系统中编制铣加工程序。

T3M6.....

R1＝-0.2

AA:TRANS X＝R1

TRACYL(200)； 开启缠绕指令，回转圆直径200

G19G54； 刀具切削平面为YZ平面

DIAMON； 直径编程模式打开

G0X210； 刀具安全高度

Y5Z10； 刀具起始点

G1X200F500 刀具第一点切入高度

G41Y0Z2 刀具建立刀具半径补偿

G1Z-9.9F1000 铣削轮廓

Y-602.14Z-0.41 铣削轮廓

Y5 刀具切出

Z10 刀具切出

G0X210G40 取消刀补，建立下一个切入循环

R1＝R1-0.5

IF R1>＝-3.7GOTOB AA 循环多层完成楔环的铣削

G0Z100 退刀进入楔环X2切削准备

………

M30 程序返回

本发明的有益效果是：本方法避免了多工序多次装夹加工造成的累积误差，一次装夹即可完成产品加工，操作方便，劳动强度低，编程简单。通过设备加工轴的转换实现刀具半径补偿功能，铣加工所用刀具无直径限制，可通过刀补实现任意直径刀具的加工；刀具出现磨损，可通过调整刀补参数实现高精度尺寸的加工；减少了更换加工设备钻孔、分离楔环的工序，效率更高。

Claims (1)

1.一种车铣复合加工方法，其特征在于，采用楔环成对铣削加工的工艺方法以及走刀路线，车铣复合加工序工步，工序基准与刀具基准重合并消除装夹误差，采用机床将旋转轴的旋转运动虚拟为线性轴的直线运动，实现楔环的成对加工，包括以下步骤：

第一步:备管料：管料毛坯直径外圆D1＝D+10，内孔直径D2＝D-2h-10，其中D为零件外径，h为壁厚，长度L＝A1+A2+A3+A4；

第二步:车加工外圆尺寸，粗车外圆余量为0.2mm，长度尺寸为L＝A1+A2+A3+A4；粗车内孔余量为0.2mm，精车外圆到位，精车内孔到位；

第三步:打开回转轴铣削模式，C轴定位到角向0度；

调取相应立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-A5，楔环X1正向旋转角度C1，铣楔环X1螺纹底孔；

第四步:立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-A5，楔环X1正向旋转角度C2，铣楔环X1长圆槽；

第五步:立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-(A1+A2+A3-A5)楔环X2负向旋转角度旋转角度C1+C0，铣楔环X2螺纹底孔；

第六步:立铣刀铣刀轴向定位距离为Z＝-(A1+A2+A3-A5)楔环X2负向旋转角度旋转角度C2+C0，铣楔环X2长圆槽；

第七步:铣削楔环X1螺旋面，C轴定位到角向0度，

Z轴向方向从工件端面切入到达Z＝-A1，C轴Z开始联动加工，C轴正向到达C＝360-C0，Z轴到达Z＝-A2，此时刀具轴向切出，进入下一次循环切入直至楔环X1自动脱落；

第八步:铣削楔环X2螺旋面，C轴定位到角向负向C0度，

Y轴正方向移动2倍铣刀直径的宽度，Z轴向方向从工件端面切入到达Z＝-(A1+A2+A3),Y轴负向走刀到Y0，Z轴走刀到Z＝(-A2+A3),启动C轴Z开始联动加工，C轴从负方向到达0度,Z轴到达Z＝-(A1+A3)，此时C轴停止Z轴到达Z＝-(A1+A2+A3),完成楔环X2小端的加工，刀具轴向切出，进入下一次循环切入直至楔环X2螺旋面铣削完成，楔环X2不会自动脱落；

第九步:调取切断刀，回转轴打开车削模式，轴向定位Z＝-(A1+A2A+A3+A4)，切断楔环X2；

其中：A1─楔环大端宽度；

A2─楔环小端宽度；

A3─铣刀切削宽度；

A4─切刀宽度；

A5─螺纹底孔，长圆槽中心线对零件基准的距离；

C0—楔环始末端的夹角；

C1─螺纹底孔与基准零度的夹角；

C2─长圆槽与基准零度的夹角；

X轴—机床直径法线方向直线轴；

Y轴─机床直径切线方向直线轴；

Z轴─机床纵向方向直线轴；

C轴─机床Z轴回转轴。

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