浅析非圆曲线的加工
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第３ 期（ 总第 １ ３ ３ 期） Ｎ ｏ ． ３ （ Ｓ Ｕ Ｍ Ｎ ｏ ． １ ３ ３ ）
机 械 管 理 开 发
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥ ＮＴ ＡＮＤ Ｄ ＥＶＥＬ ０ ＰＭＥ ＮＴ
２ ０ １ ３ 年 ６月
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ３
浅析非圆曲线的加工
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ １ ． １
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ３ — ７ ７ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ １ ０ ３ — ０ ２
０ 引 言
近年以来 ， 机械加工 中常有 复杂 曲线构成 的非 圆 曲线（ 例如椭圆线 、 抛物线 、 双 曲线 、 渐开线等） 零件 ， 非 圆曲线加工成为生产制造 中的热点 。本文以实例对非 圆曲线零件的进行 图样分析 ， 定位 、 找正 、 夹紧的基准 面、 粗精加工用 的刀具等因素进行工艺分析 ， 最终确定 优质 、 高效 、 安全 、 低耗 的加工方案 ； 既保 证 了产品质 量， 又满足了用户要求 。 １ 图样 分 析 见图 １ ， 该零 件在其 １ ８ ０ ｏ 面上半径从 Ｒ ２ ７ ５ ｍ ｍ过 渡到Ｒ ３ ９ ５ ｍｍ， 随着 两侧 的开 口角从 ＝２ １ 。 上 升到 ０ ＝ ３ ５。 ， 所对应的开口尺寸也从 ６ ４ １ ｍ ｍ扩大到 １ ０ ０ ８ ｍ ｍ 。 零 件 材料 ６ ０ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｍｏ ， 调 质 硬度 大 于 ３ ２ ０ Ｈ Ｂ Ｗ， 加 工 中 要 保证 弧 形尺 寸正 确 、 接缝 良好 、 表 面粗 糙度 良好 。当 零件两半对称加工 ， 制造难度很大 ， 零件 曲面若有偏差 将会造成锥形或管壁厚薄不匀 、 直接影响产品质量。
２ 工艺 分 析
１ ） 从图 １ 零 件 曲面 三 维造 型 看 出 ， 该零 件 为 自 由三维 曲面 ， 是 曲线起 伏 范 围很 大 的非 回转体 ， 不 能使 用 车床 加工２ ）因 零件 表 面是 弧度 变化 、 且 参数 连续 的 ， 根 据 加 工 要 求， 从加 工切 分 的位 置上 图１ 零件的曲 面 三维 造型图
精加工 ； 因材料硬度要求高 ， 选择刀具至关重要 。粗加 工 刀具 选用 １ ６ ０ Ｒ ５ 圆弧 陶 瓷刀片 刀盘 铣 出阶梯状 ， 再 用 ８ ０ 玉米铣刀清根 。精加工刀具选用可转位合金刀 片球头铣刀（ 光刀时若有磨损或崩裂现象 ， 可 以及时更 换刀片） ， 并且尽可能使用 圆弧涂层刀片（ 以保证加工 精度 的稳定性及 良好 的耐用度 ） 。５ ） 对 于零件的曲线 精度及机床 的连续运行可靠性 ， 先要利用木制模 型进 行试切加工 ， 检验 曲面各项参数及程序的正确性 ； 当试 切加工完成后 ， 经检验和用户专家认可合格后 ， 通过总 结 经验 最终 确定 合理 加工 方案 。 ３ ￣ ｊ ｕ － ｒ 方案 １ ） 零件 的定位 、 找正 、 夹 紧。在零件一端加长外 圆上铣 出直边及 ４ ５ ｏ 找正基准 ， 以利于控制轴头万 向 接轴与零件 起始位置 。零件 外 圆两端面各钻 铰 ４ 个 Ｍ２ ４ 的定位用螺孔 ， 一方面可在找正零件前后角度时 利用千斤顶调整 ， 另一方面可在加工中有效防止零件 转动 、 提高装卡刚度 。台镗工作 台上对称摆放两块 Ｖ 型垫铁 ， 零件水平放置在 Ｖ型垫铁上 ， 按精加工过的两 端 找正压 紧工件吲 。２ ） 零件 的数控编程及原点设置 。 （ １ ） 零件有复杂 的非圆曲线 ， 采用纯手工编程很难实 现图纸要 求 ， 需用计算机 自动编程软件 。利用 Ｕ Ｇ软 件， 根据零件的二维图形和厂家提供的点位数据 ， 绘制 出三维实体模型 ， 能为后续的 自动编程提供实体模 型 参数 ； 再用 Ｕ Ｇ软件 ， 生成数控加工所需 的数百万条程 序。 （ ２ ） 程序的坐标原点设置在零件轴心线上 ， 设置方 法是 ： 先把精车过的两端轴径精确测量 出来 ， 开出镗杆 轻靠在轴上方 ， 在机床对刀选项里把 ｙ 设置为轴径 的 半加镗杆的一半得 出的数值 ， 镗杆装上铣刀 ， 把ｙ 开 到零上 ， 然后 ｚ向往前开、 直到端齿接近轴最高点 留约 Ｏ ． ０ ５ ｍｍ， 在对 刀 选项 里把 ｚ直接 设 置为轴 径 的一半 ； 的设置是镗杆分别靠在零件大圆两最外端 、 除 以２ 的 位 置上 清 零 ， 就 有 了工 件 的零 位 。３ ） 零件 加 工 中 的 问题 及 解 决 方法 。 （ １ ）原点 设 置 好 后 ， 开始粗加工 ， 粗 加 工按 四段 进 行 ， 采 用 １ ６ ０ Ｒ ５圆弧 陶瓷 刀 片刀 盘 （ 按 数控程序铣出阶梯状 ） ， 每刀切削层深 ２ ｍ ｍ， 留精加工 余量 ０ ． ８ ｍ ｍ； 当铣 至底 部时 ， 由于 １ ６ ０ Ｒ ５ 圆弧 刀盘 直径 大 ， 达 不 到曲线 要求 ， 改用 ８ ０ 玉米铣刀清根 。 但加工第三段（ 大 口） 时 出现了异常情况 ， 程序正常运 行到后 面时 ， 刀盘刀体在对角的进刀处逐渐碰上了上
吴 慧娟
（ 山西新富升机器制造有 限公 司 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ １ ３ ）
摘
要： 近年 以来 ， 非 圆曲线零件 的数量越 来越 多， 非 圆曲线 的加 工成为生产制造 中的重点 。通过 实例 对非圆曲线
加工进行 图样分析 、 工 艺分析 、 最终 确定合理的加工方案 。 关键词 ： 非 圆曲线 ； 加工方案 ； 分析
精心选择 ， 采用大小 圆及中间过渡处分割为 四段更有 利 于程 序 安 排 和机 床 加 工 ， 也 使 表 面 的连 续 性得 到 有 效保证 ， 经过反复考虑 ， 最 后 决 定 把 零 件 分 为 四段 加 工， 即按径 向象 限分割成 四部分 。３ ） 将３ ６ ０。 圆周 曲 线 分为四步加工 ， 每次加工 ９ ０ 。 角， 利用机床工作 台Ｂ 轴 旋 转 可 以加工 两 个 ９ ０ 。 角， 然 后 转 动工 件 ９ Ｏ 。 加 工 剩 余 的两个 区段 。由于每个 区域要去掉的铁屑体积相差 很大 、 重量不等 ， 加工 的先后次序直接影 响零件精度 。 经过 反 复考 虑 ， 决 定先 加 工切 屑 小 的 ９ Ｏ。 区域 （ 小 口） ， 工作 台旋转 １ ８ ０。 后加工切屑大的９ ０ 。 区域 （ 大 口） ； 然 后轴 向转动工件 ９ Ｏ 。 ， 小 口朝下大 口朝上 ， 再加工剩余 两侧 ， 这样零件重心朝下 的稳定性较好 。４ ） 零件装夹 采用水平 Ｖ型铁放置 、 侧边辅助支承的方法 ， 既利于装 卡， 又利于找正。为保证零件的粗糙度 ， 分为粗加工及
机 械 管 理 开 发
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥ ＮＴ ＡＮＤ Ｄ ＥＶＥＬ ０ ＰＭＥ ＮＴ
２ ０ １ ３ 年 ６月
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ３
浅析非圆曲线的加工
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ １ ． １
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ３ — ７ ７ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ １ ０ ３ — ０ ２
０ 引 言
近年以来 ， 机械加工 中常有 复杂 曲线构成 的非 圆 曲线（ 例如椭圆线 、 抛物线 、 双 曲线 、 渐开线等） 零件 ， 非 圆曲线加工成为生产制造 中的热点 。本文以实例对非 圆曲线零件的进行 图样分析 ， 定位 、 找正 、 夹紧的基准 面、 粗精加工用 的刀具等因素进行工艺分析 ， 最终确定 优质 、 高效 、 安全 、 低耗 的加工方案 ； 既保 证 了产品质 量， 又满足了用户要求 。 １ 图样 分 析 见图 １ ， 该零 件在其 １ ８ ０ ｏ 面上半径从 Ｒ ２ ７ ５ ｍ ｍ过 渡到Ｒ ３ ９ ５ ｍｍ， 随着 两侧 的开 口角从 ＝２ １ 。 上 升到 ０ ＝ ３ ５。 ， 所对应的开口尺寸也从 ６ ４ １ ｍ ｍ扩大到 １ ０ ０ ８ ｍ ｍ 。 零 件 材料 ６ ０ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｍｏ ， 调 质 硬度 大 于 ３ ２ ０ Ｈ Ｂ Ｗ， 加 工 中 要 保证 弧 形尺 寸正 确 、 接缝 良好 、 表 面粗 糙度 良好 。当 零件两半对称加工 ， 制造难度很大 ， 零件 曲面若有偏差 将会造成锥形或管壁厚薄不匀 、 直接影响产品质量。
２ 工艺 分 析
１ ） 从图 １ 零 件 曲面 三 维造 型 看 出 ， 该零 件 为 自 由三维 曲面 ， 是 曲线起 伏 范 围很 大 的非 回转体 ， 不 能使 用 车床 加工２ ）因 零件 表 面是 弧度 变化 、 且 参数 连续 的 ， 根 据 加 工 要 求， 从加 工切 分 的位 置上 图１ 零件的曲 面 三维 造型图
精加工 ； 因材料硬度要求高 ， 选择刀具至关重要 。粗加 工 刀具 选用 １ ６ ０ Ｒ ５ 圆弧 陶 瓷刀片 刀盘 铣 出阶梯状 ， 再 用 ８ ０ 玉米铣刀清根 。精加工刀具选用可转位合金刀 片球头铣刀（ 光刀时若有磨损或崩裂现象 ， 可 以及时更 换刀片） ， 并且尽可能使用 圆弧涂层刀片（ 以保证加工 精度 的稳定性及 良好 的耐用度 ） 。５ ） 对 于零件的曲线 精度及机床 的连续运行可靠性 ， 先要利用木制模 型进 行试切加工 ， 检验 曲面各项参数及程序的正确性 ； 当试 切加工完成后 ， 经检验和用户专家认可合格后 ， 通过总 结 经验 最终 确定 合理 加工 方案 。 ３ ￣ ｊ ｕ － ｒ 方案 １ ） 零件 的定位 、 找正 、 夹 紧。在零件一端加长外 圆上铣 出直边及 ４ ５ ｏ 找正基准 ， 以利于控制轴头万 向 接轴与零件 起始位置 。零件 外 圆两端面各钻 铰 ４ 个 Ｍ２ ４ 的定位用螺孔 ， 一方面可在找正零件前后角度时 利用千斤顶调整 ， 另一方面可在加工中有效防止零件 转动 、 提高装卡刚度 。台镗工作 台上对称摆放两块 Ｖ 型垫铁 ， 零件水平放置在 Ｖ型垫铁上 ， 按精加工过的两 端 找正压 紧工件吲 。２ ） 零件 的数控编程及原点设置 。 （ １ ） 零件有复杂 的非圆曲线 ， 采用纯手工编程很难实 现图纸要 求 ， 需用计算机 自动编程软件 。利用 Ｕ Ｇ软 件， 根据零件的二维图形和厂家提供的点位数据 ， 绘制 出三维实体模型 ， 能为后续的 自动编程提供实体模 型 参数 ； 再用 Ｕ Ｇ软件 ， 生成数控加工所需 的数百万条程 序。 （ ２ ） 程序的坐标原点设置在零件轴心线上 ， 设置方 法是 ： 先把精车过的两端轴径精确测量 出来 ， 开出镗杆 轻靠在轴上方 ， 在机床对刀选项里把 ｙ 设置为轴径 的 半加镗杆的一半得 出的数值 ， 镗杆装上铣刀 ， 把ｙ 开 到零上 ， 然后 ｚ向往前开、 直到端齿接近轴最高点 留约 Ｏ ． ０ ５ ｍｍ， 在对 刀 选项 里把 ｚ直接 设 置为轴 径 的一半 ； 的设置是镗杆分别靠在零件大圆两最外端 、 除 以２ 的 位 置上 清 零 ， 就 有 了工 件 的零 位 。３ ） 零件 加 工 中 的 问题 及 解 决 方法 。 （ １ ）原点 设 置 好 后 ， 开始粗加工 ， 粗 加 工按 四段 进 行 ， 采 用 １ ６ ０ Ｒ ５圆弧 陶瓷 刀 片刀 盘 （ 按 数控程序铣出阶梯状 ） ， 每刀切削层深 ２ ｍ ｍ， 留精加工 余量 ０ ． ８ ｍ ｍ； 当铣 至底 部时 ， 由于 １ ６ ０ Ｒ ５ 圆弧 刀盘 直径 大 ， 达 不 到曲线 要求 ， 改用 ８ ０ 玉米铣刀清根 。 但加工第三段（ 大 口） 时 出现了异常情况 ， 程序正常运 行到后 面时 ， 刀盘刀体在对角的进刀处逐渐碰上了上
吴 慧娟
（ 山西新富升机器制造有 限公 司 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ １ ３ ）
摘
要： 近年 以来 ， 非 圆曲线零件 的数量越 来越 多， 非 圆曲线 的加 工成为生产制造 中的重点 。通过 实例 对非圆曲线
加工进行 图样分析 、 工 艺分析 、 最终 确定合理的加工方案 。 关键词 ： 非 圆曲线 ； 加工方案 ； 分析
精心选择 ， 采用大小 圆及中间过渡处分割为 四段更有 利 于程 序 安 排 和机 床 加 工 ， 也 使 表 面 的连 续 性得 到 有 效保证 ， 经过反复考虑 ， 最 后 决 定 把 零 件 分 为 四段 加 工， 即按径 向象 限分割成 四部分 。３ ） 将３ ６ ０。 圆周 曲 线 分为四步加工 ， 每次加工 ９ ０ 。 角， 利用机床工作 台Ｂ 轴 旋 转 可 以加工 两 个 ９ ０ 。 角， 然 后 转 动工 件 ９ Ｏ 。 加 工 剩 余 的两个 区段 。由于每个 区域要去掉的铁屑体积相差 很大 、 重量不等 ， 加工 的先后次序直接影 响零件精度 。 经过 反 复考 虑 ， 决 定先 加 工切 屑 小 的 ９ Ｏ。 区域 （ 小 口） ， 工作 台旋转 １ ８ ０。 后加工切屑大的９ ０ 。 区域 （ 大 口） ； 然 后轴 向转动工件 ９ Ｏ 。 ， 小 口朝下大 口朝上 ， 再加工剩余 两侧 ， 这样零件重心朝下 的稳定性较好 。４ ） 零件装夹 采用水平 Ｖ型铁放置 、 侧边辅助支承的方法 ， 既利于装 卡， 又利于找正。为保证零件的粗糙度 ， 分为粗加工及