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精密车削加工中心加工花键轴的方法及过程

为了保住花键轴的加工能在精密车削加工中心上完成,根据其结构特点,采用“一顶一夹”的装夹方式,添加精密车削加工中心第四轴分度头,按一定的工艺要求进行分度对键槽进行铣削。由于整个零件工序较多,本文只阐述和铣矩形花键相关的内容。
一、加工方法分析
 
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工件材料为40Cr,精密车削加工性较好。该零件在数控铣削加工前,工件除花键部位外的其他部位已经切削加工完成,含有2个基准孔。铣矩形花键时可采用“一顶一夹”定位安装。在精密车削加工中心上加工这个零件的矩形花键,关键是要解决铣矩形键时的分度问题.可利用精密车削加工中心上配置的数控万能分度头。当工件旋转一定角度时,立铣刀定位完成后平行工件轴向走刀一次。工件依次旋转,立铣刀依次轴向走刀,多次循环后就可完成一个矩形花键的铣加工。精密车削加工加工中可采用宏程序编程及子程序调用的方法,以减少数控加工程序过长的不足。
二、加工过程及相关宏程序
为提高切削效率尽示选用大直径的铣刀,由于键槽较窄,根据工艺图尺寸要求,选取φ8mm整体式硬质合金立铣刀。
采用“一顶一夹”定位安装。在铣床上安装好尾座和万能分度头,将工件安装在尾座和万能分度头之间。
由于铣键槽时蕞大轮廓深度只约3mm.所以铣削时可采用一次下刀至槽轮廓深度,主轴转速1 500 r/min,进给速度150mm/min。由于每一个键槽第1次走刀的切削量是蕞大的.可以稍慢些;为了搞高效率,其他次走刀可加快进给速度。
为便于对刀和编程,把工件坐标系原点定在图1所示工件花键轴部位左端的轴心。为便于说明,假设从铣键槽左侧位置开始铣削,直到铣键槽右侧,工件逆时针旋转分度,一个键槽的整个铣削过程分以下几个阶段:
(1)铣键楷左侧
铣键槽左侧时的初始位置,此时铣键槽左侧位于垂直位置,如图4所示,刀位点坐标Z=2l*arccosl1=20.616; Y=8/2+8/2=8。铣刀沿X轴向铣削整个花键栖左侧。
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(2)键槽底部左下角空转到正上方位置
由于用的是平底立铣刀,当工件从初始位置逆时针转11°到图5所示位置的过程中,如果要铣削,只能用立铣刀左下角铣削,铣削量太少,所以这个过程不铣削,工件只空转到位。此时刀位点坐标值Z=21;Y=4。
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(3)槽底铣削过程
由于用的是平底立铣刀,当工件从图5位置继续逆时针转到图6位置时,立铣刀铣削位置从刀具左下角逐渐过渡到图6所示的刀具底部中间位置进行铣削。
为不造成刀具和工件的干涉,随工件旋转,刀具位置必须变化。刀位点Z坐标值为21mm;Y值随工件旋转而变化。从Y=4变化到Y=-4。
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当工件从图6位置继续逆时针旋转,转到图7键槽底部右下角位于正上方时,立铣刀铣削位置从底部中间位置逐渐过渡到图7所示的右下角位置进行铣削。此时刀位点坐标值Z=2I ;Y= 4。
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整个过程工件转过23°。每转一个小角度,铣刀沿X轴向铣削整个花键槽底。
(4)键槽右侧空转到垂直位置
当工件从图7位置继续逆时针转11°到图8所示位置的过程中,如果要铣削,只有立铣刀右下角的侧刃微量铣削,铣削量太少,所以这个过程不铣削,工件只空转到位。
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(5)铣削键槽右侧
蕞后铣键槽右侧,此时键槽右侧位于垂直位置,刀位点坐标Z=21arccos11=20.616; Y=-8.
铣刀沿X轴方向铣削整个花键槽右侧。
从图4一图8整个加工过程中,除了槽底铣削过程外,其他阶段只需简单的GO1指令就可完成。所以以下只对槽底铣削宏程序作一些说明。
在槽底铣削加工过程中,假设工件只逆时针转动,则加工每个键槽底总共只要旋转2°,Y向总位移量8,则旋转角度θ和位移量Y的近似关系(1)
这里以机械厂内的FANUC Series Oi-MODELD数控系统编写宏程序,把工件坐标系原点定在图1所示工件花键轴部位左端的轴心,以下为槽底铣削宏程序一部分举例:
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