圆锥零件车削加工精度分析.pdf

第 2 9 卷第 7 期 2 0 0 8年 7月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e ] Vo 1 ． 2 9 No ． 7 J t d ．2 0 0 8 圆锥零件车削加工精度分析* 杜家 熙 ，杨宾锋 ，卞平艳 河南科技学院，河南 新乡 4 5 3 0 0 3 摘要 分析 了数控车削加 工中刀具刀尖圆弧对 圆锥 类零件表面加 工精度的影响， 提 出了相 应的措施。为在加工 中正确地选择加 工工艺、 选择刀具参数和编制加工程序提供 了依据 ， 为实际生 产提高零件加工精度提供 了保证。 关键词 刀具几何参数 ；刀尖圆弧半径 ；误差分析 中图分类号 T G 6 5 9 文献标志码 A文章编号 1 0 0 3 - 0 7 9 4 2 0 0 8 } 0 7 - 0 1 0 7 0 3 An a l y s i s o n Tu r n i n g Pr e c i s l‘ o n o f Ci r c u l a r Co n e Pa r t s D U J i a x i ， Y A N G B i nf e n g ， B I A N P i I l g y a n H e n a n C o l l e g e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 。X i n x i a n g 4 5 3 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e i n fl u e n c e o f t h e c u t t i n g t o o l k n i f e po i n t c i r c u l a r i S o n the ma c h i n i n g p r e c i s i o n o f the c i rcu l ar c o n e s u r f a c e i n the n u me r i c al c o n t r o l t u r n i n g p r o c e s s i ng wa s a n aly z e d，the c o r r e s p o n d i n g me a s u reme n t Was po i n t e d o u t ．I t p r o v i d e s a b asi s o f the c o r r e c t s e l e c t i o n o f ma c h i n i n g c r a f t s ，c u t t i n g t ool p a r a me t e r s a n d p r o c e s s i n g p r o c e d u r e ，an d p rov i d e s the g u arant e e o f i n c reasi n g the ma c h i n i n g p rec i s i o n o f the c o mpon e n t s i n the a c t u al p ro d u c t i o n． Ke y wo r d s c u t t i n g t oo l g e o me t r y p a r a me t e r s ；k ni f e po i n t c i rcu l a r a r c r a d i u s ；e r r o r a n aly s i s 0引言 数控机床是按照程序指令来控制刀具运动的， 而编制加工程序一般是 以刀具 的刀尖作为编程点。 但是 ， 通常由于车刀会存在刀尖 圆弧半径 r ，以及车 刀主偏角 k ， 刀尖距零件中心高的偏差等刀具几何 参数的影响， 必定会引起 被加工零件 的轴 向尺寸误 差和径 向尺寸误差 ， 使加工 中的刀具运行轨迹与被 加工零件的表面形状产生差异。尤其在刀具行走轨 迹发生转变时， 对加工精度的影响更为突出。为降 低加工工件表面粗糙度和加工误差 、 减缓刀具磨损、 提高刀具耐用度 、 有适宜的切削力等 ， 需对 刀具几何 参数等因素进行合理 的选择和分析。因被加工零件 表面形状各异 ， 所以引起 的误差也各不相同 ， 本文将 对数控车削加工 中圆锥类零件表面的误差进行分析 并提出相应的措施。 1 零件表面加工误差分析 1 加工单段锥体类零件时， 车刀刀尖 圆弧半径 对零件表面的影响 在车削加工 中， 车刀与被加工零件 的位置关系 如图 1 。 车刀处于初始加工点 即位 置 I 时 ， 刀尖 圆弧上 B 点与锥体小端起点相切 ， 因为编程一般是 以车刀 刀尖圆弧中心位置 C 为依据进行的， 所以锥体小 端部的轴向尺寸变化量为 B C 。当完成锥体加工 *河南省新乡市科技攻关项目 0 6 G 即车刀处 于位置 I I 时 ， 刀尖 圆弧上 B点与 锥体相 切， 而此时必须使刀尖圆弧顶点处于圆柱体要求的 半径位置上 。 图 1 加工单段锥体零 件时 ， 车刀 刀尖 圆弧 半 径对 零件表面的影 响 由此可知 当刀具位移为 a时 ， 形 成锥体轴 向 长度 b ， 大端半径 RB H， 而此时在圆柱体上 ， 刀尖 顶点 形成 的零件加工半径 R E G， 锥 体部分的 轴向长度减短 ， 从而使得锥体部分轴向长度 由 b 变 为 b ， 所以锥体轴 向变化量 Aa a b 因为 B C B Cr s i n a 所 以 ab 即 Aab 一b B F 因为刀尖 圆弧同时相切 于锥体和 圆柱体的 B、 A两点， 由几何关系得 A ar 1 一C O S a t g a 1 2 此时刀具实际轴向位移 a b b r 1 一C O S a t g a 1 2 由此可得 对于单段外锥体零件的加工， 由于 - - - 1 0 7 --- 维普资讯 v 。 1 ． 2 9 N 。 ． 7 圆锥零件车削加工精度分析杜家熙 ， 等 第 2 9 卷第 7期 车刀刀尖圆弧半径的存在 ， 锥体的轴向尺寸 、 径向尺 寸均发生变化 ， 且轴 向尺寸的变化量随刀尖 圆弧半 径的增大而增大， 随锥体锥角的增大而增大； 径向尺 寸随刀尖圆弧半径的增大而减小 ， 随锥体增大减小。 2 加工由外圆柱面向圆锥面过渡时 ， 车刀刀尖 圆弧半径对零件表面的影响 图 2所示为刀具与工件的位置关系。当刀具加 工完圆柱体向锥体转换时 ， 编程控 制的刀具理论上 应处在 0． 的位置 上。但 由于刀尖圆弧 r的影 响， 实际上刀具对锥体的切削点由原来的 E点转换为A 点。可以看出按此加工的锥体与设计图样的锥体不 相符 ， 比设计 的锥体尺寸大一些 ， 也就是在轴 向和径 向产生了误差 ， 即 A点与 C点 的坐标差值 。由图 2 可得 轴 向误差 Ax r F CO S 口 径 向误差 △ r r s i n a 式中 r 刀尖圆弧半径 ； a 加 工锥体 母线 与工件 回转 中心 的夹 角。 车削加工中， 车刀 与被加工零件 的位置如 图 3 所示 。 图 3加工锥体接球体类零件时 ， 车刀刀尖圆弧半径对 表面 的影响 当刀具处于图示位置时， 刀尖圆弧与锥体相切于 点 ， 与球体相切于 E点 ， 图中 D B L E F为理论要求 轨迹。由于刀尖圆弧半径的存在 ， 形成的实际轨迹为 D B E F， 其 中 B E由刀尖圆弧形成。刀尖圆弧半径的 存在 ， 必使零件的轴向尺寸、 径 向尺寸发生变化。 图3中， 设定／B O A a为锥体斜角； ／／ D O ／0 为理论球面起点与轴线夹角 ； ／E O 0 为 实际球面起点与轴线夹角； 则锥体轴向尺寸的变化量 △0 l Rr C O S 一R c o s 0 一r s i n a 锥体部的实际轴向位移长度 0 l b l 一 RF C O S R c o s 0 r s i n a 此时球体部轴 向尺寸的变化量 A a 2 R c o s 0一C O S 球体部的实际轴向位移长度 0 2 b 2 一R c o s 0一C O S 由于轴 向尺寸的变化 ， 使得零 件径 向尺寸也随 之发生变化 ， 锥体径向尺寸的变化量 图2 加工由外圆柱面向圆锥面过渡时， 车刀刀尖圆弧半径 Ad l 2 [ RF C O S 一R c o s 0一r s i n a ] t g a 对零件表面的影响 所以锥体部最大直径 要想加工出与设计相符合的锥体， 由图2 可知，d h 舶 d一2 [ Rr c 0 s Rc 0 s 0一r s i n a ] t g a 刀具必须处在 0 z的位置 ， 相当于刀尖在 轴 向前 同理球体部径 向尺寸 变化量 移动一个 值 ， 由图可得 Ad 2 R『 s i 一 s i n o l r 一／ t a l l a ／ 2 所 以球体部最小直径 在编程时 ， 往往忽略了这个误差 ， 若考虑了这个d 2 R i 误差 ， 就能保证锥体的加工精度 。 由此可得 见 图 3 对于锥体接球体类零件 的 同理 ， 当圆柱体与锥体如图 2所示方式联接时 ， 加工 ，由于车刀刀尖圆弧半径的存在 ，使被加工零 刀具应由编程点 0 t 移到 0 z 位置 ， 移动值 件 的轴 向尺寸 、径 向尺寸均发生变化 ； 且锥体部分轴 扎 卜‘ r t a n 9 0一a ／ 2 向尺寸的变化量随刀尖圆弧半径的增 大而增大 ，随 综上分析， 当加工表面由圆柱体 向锥体转变时 锥体斜角的增大而增 大； 球体部分轴 向尺寸 的变化 或锥体向锥体转变时必须考虑这些误差。不然加工 量随刀尖 圆弧半径的增 大而增大 ， 随刀尖零件切点 时因轴 向和径向误差而使联接处产生一小平台 ， 造 处与轴线间夹角的增 大而增大 ； 其径 向尺寸 的变化 成零件报废 。 量为 锥体部分大端 的径 向尺 寸 随 刀 尖 圆弧 半径 3 加工锥体接球体类零件时， 车刀刀尖 圆弧半 的增大而减小 ， 随锥体斜角的增大而减小 ； 球体部分 径对表面的影响 小端径 向尺寸随刀尖 圆弧半 径 的增 大而 增 大， 随 一 1 1 R一 维普资讯 第 2 9 卷第 7 期 2 0 O 8年 7 月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e J V0 1 ． 2 9 N0 ． 7 j u 1 ．2 00 8 蜉 产 品 结构 铆 新型高压润滑脂泵的研制及应用 李宏慧 ，臧朝伟 1 ． 平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 4 6 7 0 0 0 ；2 ． 中国矿业大学 信电学院，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ； 3 ． 平顶山煤业 集团 有限责任公司，河南 平顶山 467 0 0 0 摘要分析了现有的润滑脂泵的结构及其工作原理， 现有的润滑脂泵普遍存在可靠性低， 容 积效率低等缺点， 不能可靠地输送润滑脂。故研制了高压润滑脂泵， 该润滑脂泵可靠性高、 容积效 率高、 便于加工、 压力高， 能很好地输送润滑脂， 且已经在矿井提升机的润滑中广泛使用。 关键词提升机；润滑脂泵；可靠性 中图分类号 T H 3 8 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 8 0 7 0 1 0 9 0 3 Re s e a r c h o f Ne w Ty pe Hi g h p r e s s u r e Gr e a s e Pu m p U Ho n gh ui 。ZANG Cha ow ’ 。 1 ． P i n g d i n g s h a n C o l l e g e o f I n d u s t r i a l T e c h n o l o g y ， P i n g d i n g s h a n 467 0 0 0 。C h i n a ； 2．Inf o r ma t i o n a n d E l e c tr i c C o l l e g e o f C hina Un i v e r s i t y o f Mi n g an d T echn o l o g y ，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8， C hina ； 3 ． P i n g d i n g s h an C o a l I n d ust r y G r o u p C o ． L t d ． ， P i n g d i n g s h a n 467 0 0 0 。C h i na Ab s t r a c t A n a l y s e s t h e s t r u c t u r e a n d the w o r k i n g p ri n c i p l e o f e x i s t i n g g r e a s e p u mp．T h e e x i s t i n g g r e a s e p u mp h a s b a d r e l i a b i l i t y and c u b a g e e f fi c i e n c y ．S o the e xis t i n g g r e ase p um p C an ’ t t r a n s p o r t g r e ase ． I n thi s s i t u a t i o n ， the h i g hp r e s s u r e g r e a s e p um p W as res e a r c h e d ．Th e g r e ase p um p h as e x c e l l e n t r e l i a b i l i t y and c u b a g e e fi q c i e n c y ．A n d the g r e ase p um p c a n ma n u f a c t u re e asi l y and h as h i g h p res s u r e ．S o the g r e a s e p um p C an t r a n s p o rt g r e a s e e a s i l y ．An d the p um p W as u s ed w i d e l y i n the l u b ri c a t i o n o f e l e v a t o r ． Ke y wo r d s e l e v a t o r ；g r e a s e p um p；rel i ab i l i t y 1 现有的 2种润滑脂泵 润滑脂泵是一种能量转换装置 ， 它把驱动 电机 的机械能转换成输 出系统中的压力能 ， 供 液压 系统 使用。润滑脂泵是靠密封的工作容积发生变化而进 刀尖零件切点处与轴线间夹角的增大而增大， 所以 加工中应随之变换其位移长度。 同理可得加工 凹球面、 内球面与锥体部相接 时 轴向尺寸、 径 向尺寸 的变化量及其位移长度 。 3 误差消除的方法 方法 1 编程时 ， 调整刀尖的轨迹 ， 使得 圆弧形 刀尖实际加工轮廓与理想轮廓相符。即通过简单的 几何计算 ， 将实际需要的圆弧形刀尖的轨迹换算出 假想刀尖的轨迹 。 方法 2 以刀尖圆弧中心为刀位点进行编程， 其步骤如下 绘制零件草图一 以刀尖 圆弧半径 r 和工件尺寸 为依据绘制刀尖 圆弧运动轨迹一计算圆弧中心轨迹 特征点坐标一编程。在此过程中刀尖圆弧中心轨迹 的绘制及其特征点坐标 的计算 比较繁琐 ， 如果使用 C A D ／ C A M软件中等距线的绘制功能和点的坐标查 询功能来完成此项操作则显得十分方便。 采用这种方法加工时 ， 注意以下 2 点 行工 作 的 ， 其工 作原 理是 “ 容 积变 化 ” 、 “ 自吸 供 脂” ， 所 以属 于容积式泵。现有 的润滑脂泵大多数 为柱塞式泵， 靠外力带动柱塞往复运动， 达到注脂 的目的。 1 检查所使用刀具 的刀尖 圆弧半径的 r 值 是 否与程序中的r 值相符； 2 对刀时 ， 要把 r 值考虑进去。 方法 3 采 用刀具半径补偿 功能 ， 方法是通 过 键盘输入刀具参数 ， 包括刀尖圆弧半径 、 车刀形状 、 刀尖圆弧位置 ， 这些都与工件 的形状有关 ， 必须用参 数输入刀具数据库。编程时 ， 在程序 中采用刀具 半 径补偿指令 G 4 1 、 G 4 2 、 G 4 0 。 参考 文献 [ 1 ] 刘书华． 数控机床与编程[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 王春海 ， 樊瑞 ， 赵先仲 ． 数字化加工技术 [ M] ． 北京 化学工业 出版 社 ， 2 0 0 3 ． [ 3 ] 张朝蔚． 刀具圆弧半径对数控车床加工精度的影响[ J ] ． 机械工 人。 1 9 9 9 5 1 5 ． 作者简介 杜家熙 1 9 6 4 一 ， 河南获嘉人 ， 工学硕 士， 副教授 ， 主 要从事机械制造 与数控技 术及 C A D ／ C A M 的教学与科研工作 ， 发表论 文 3 0 篇 ， 电话 0 3 7 3 3 0 4 0 3 9 4 ， 电子信箱 d u j l a x 1 6 3 ． C O iT I ． 一 1 O 9一 收稿 日期 2 0 0 8 ． 0 3 ． 0 6 维普资讯