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普通数控车床加工内螺纹工艺方法研究

作者:不详   来源:网络  已浏览【】次 文字:【】【】【

  探讨采用普通数控车床,利用钻孔攻螺纹的方法加工中心内螺纹,拓宽工艺加工方法的选择思路,灵活运用现有生产设备。

  数控车床按数控系统的功能和机械构成可分为简易数控车床、多功能数控车床和数控车削中心。数控车削中心是在普通数控车床刀塔上增加动力头,除了可以车削,还可以进行铣、钻、扩、铰及攻螺纹等加工。利用数控车削中心进行零件加工,只需一次装夹,就可完成多种加工,加工集成度较高,但缺点是机床价格较贵。

1.问题提出

  缓速器部件之一花键轴,如图1所示,在初期建立生产线制定加工方案时,设计用数控车削中心分两道工序进行零件的车、铣和钻孔攻螺纹加工。加工工序为精车一端→铣槽→精车另一端→钻孔攻螺纹。

  此生产线加工的产品有花键轴、法兰盘及空心轴等,是一条混合生产线。由于初期设计产能较低,因此生产线只订购了一台数控车削中心,并且配备三台普通数控车床,在实际使用中发现以下问题:

  (1)按原有设计方案加工花键轴时,两道车削工序均在数控车削中心上完成,车削第一端时,生产线处于停线等待状态,生产率极低。

  (2)由于两道工序使用的夹具、刀具不同,工序切换时需要更换夹具和刀具,需要把主轴夹具由浮动三爪和浮动顶尖更换为自定心卡盘,并且由于刀塔上刀座数量有限,需要更换部分刀具,这期间生产线也处于停线等待状态。

  (3)线上的三台普通数控车床闲置。

  (4)精车一端完的产品在数控车削中心堆积,造成整条生产线物流不畅。

2.解决方案

  (1)新方案的提出。基于螺纹孔中心在花键轴中心线上,并且数控车床刀塔的镗刀座中心在X轴方向移动时经过主轴中心,因此可以考虑利用变径套将钻头和丝锥安装在镗刀座上,使用普通数控车床对花键轴一端的中心螺纹孔进行钻孔攻螺纹加工。

三台普通数控车床使用的数控系统均为FANUC系统。FANUC系统的G代码中有用于钻孔循环的指令代码G74/G83,用于攻螺纹循环的指令代码G84。经过试验,这三个代码都可以用于车床。

  对于此花键轴的加工重新制定加工方案,在数控车削中心上车一端、铣槽,在普通数控车床上车另一端、钻孔攻螺纹。

  (2)夹具刀具的选择与安装。在普通数控车床上车另一端、钻孔攻螺纹时,选用的夹具为软三爪和尾顶尖。内螺纹尺寸为M16×1.5-7H,选择刀具时,钻头选用直径为14mm的直柄麻花钻,丝锥选用通用柄机用丝锥M16×1.5-H3,安装时用相应直径的变径套将钻头和丝锥分别固定在镗孔刀座上

  (3)加工程序。钻孔加工时,没有使用钻孔循环G代码指令G74/G83,而是使用G01直线插补指令,这也是钻孔加工可用的另一种编程方法,示例程序如下:

M01; (程序选择性暂停指令,作用是主轴停止转动)

T0202; (更换为2号刀具2号刀补,本程序2号刀具对应钻头)

M08; (切削液开启)

M03 S1000; (主轴正转,转速1 000r/min)

G0 X0. Z5. ; (快速定位到坐标(0.5))

G01 Z-30. F0.1; (刀具在Z轴方向直线进给到-30mm,进给速度0.1mm/r)

G04 X1.; (暂停进给1s,光整加工)

G0 Z50. (快速退到Z轴方向50mm处)

攻螺纹的加工示例程序如下,使用攻螺纹循环G84指令代码进行编程:

M01; (程序选择性暂停指令,作用是主轴停止转动)

T0404; (更换为4号刀具4号刀补,本程序4号刀具对应丝锥)

M08; (切削液开启)

M03; (主轴正转)

G0 Z50. ; (快速定位到Z轴方向50mm处)

X0.; (快速定位到X轴方向0mm处)

Z5.; (快速定位到Z轴方向5mm处)

M29 S61; (刚性攻螺纹指令,控制主轴的旋转和Z轴进给同步,设定主轴转速61r/min)

G84 X0. Z-46. F1.48; (攻螺纹到Z轴方向-46mm处,螺距为1.48mm)

G0 Z100.

  注意如果是攻左旋螺纹的时候,要把程序中的M03改成M04。使用G84指令时,攻螺纹到Z轴设定位置,主轴会自己反转退出,主轴的进给速度F=S(主轴转速)×P(螺距),由系统计算得到,系统自动控制主轴的旋转和Z轴进给同步。

  关于钻孔循环的指令代码G74/G83,我们也做了探索。这两个指令除了在加工中心上使用外,在数控车床上也可以使用,G74指令更适合用于端面深孔钻削,在钻孔过程中可以设置钻头回退量。G83适用于高速深孔钻削,但要求钻头带中心出水,不然钻头在回退后快速进给时容易打刀。

3.改进效果

  现场使用上面的程序对花键轴的螺纹孔在普通数控车床加工,使用效果良好,完全能满足工艺要求。使用此加工方案,主要有如下优势:

  (1)改进后不需要停线等待,两道车削工序可同时进行。

  (2)解决了频繁更换工装带来的效率低的问题 。

  (3)提高了线上机床的利用率,可多利用一台普通车床,而在加工此零件时机床不会闲置,可以使生产线产能匹配,可用于批量较大的生产。

4.车床加工内螺纹的其他方法

  对于内螺纹的加工,除了采用上面采用的加工方法,还可以使用车削螺纹的加工方法,例如使用G代码指令中单行程螺纹切削指令G32、螺纹切削多次循环指令G76、螺纹切削循环指令G92,选用合适的螺纹车刀来进行加工。但车削内螺纹对于内螺纹直径大小有限制,一般用于内螺纹直径较大的情况,在此我们不做过多讨论。

5.结语

  此方法具有可推广性,类似的螺纹孔中心在轴中心线上的零件,都可以使用此方法加工螺纹孔,而不仅局限在钻床或者加工中心上加工。

廊坊兴赫五金加工厂成立于2000年10月,是一家从事仪表车床加工,数控车床加工,机械加工厂。

公司拥有强劲的加工能力,企业拥有先进生产设备如:仪表车床加工中心、数控车床加工、铣床、钻床、磨床、线切割、电火花、攻丝滚丝设备等机械加工。同时公司还配有钣金折弯、喷涂、电镀、钝化处理、发黑、阳极氧化、组装为一体,一条龙服务于客户。

本文来自:河北廊坊兴赫五金加工厂

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