轴套椭圆斜油槽多轴加工设计
2014-07-01张忠强
张忠强
（漳州职业技术学院机械与自动化工程系，福建漳州363000）
轴套椭圆斜油槽多轴加工设计
张忠强
（漳州职业技术学院机械与自动化工程系，福建漳州363000）
虽然椭圆斜油槽润滑效果好，但加工难度大。通过分析椭圆斜油槽加工工艺，给出多种方案进行对比选优，然后进行工艺设计及编制多轴数控加工程序，解决了椭圆斜油槽加工难的问题。
椭圆斜油槽；X字交叉油槽；多联动轴加工；工艺设计；宏程序编程
0 引言
一些工程机械的轴套为提高润滑效果，把油槽设计成倾斜的椭圆槽或X字形交叉油槽取代8字形状的交叉油槽。图1所示为某工程机械的轴套零件，其斜油槽要求在同一截面，即椭圆型。该结构与常见的8字形状的交叉油槽相比，它的螺旋升角不断变化，不能在车床上加工。受某企业委托，我系实训中心对该零件的加工进行技术攻关，取得了较好效果。
1 工艺分析及加工方法的选择
1.1 工艺分析
图1所示轴套零件，其椭圆斜油槽加工主要要求槽的轴向截面形状和中心在同一椭圆斜面，加工难点不在精度，而在其槽轴向截面形状和分布。因此，工艺重点解决刀具加工轨迹和工件加工截面形状。
1.2 加工方案的选择
根据图1所示的轴套零件椭圆斜油槽加工要求，给出多种加工方案进行比较分析。
图1 轴套零件图
方案1如图2所示，把工件倾斜一角度，使油槽水平放置，用盘式铣刀走椭圆形轨迹把油槽加工出来。本方案的优点是机床要求不高，只要3轴联动数控铣床，加工效率高；缺点是因工件中心线与刀轴有夹角，加工出的油槽斜角多变，槽宽不均匀，不符合图纸要求。
图2 方案1
方案2如图3所示，把工件水平放置在数控铣床第四转轴，工件随数控转轴转动，成型铣刀沿X轴移动，用宏程序编程使这二个运动合成一椭圆。本方案的优点是加工出的油槽外形均匀，夹具简单，加工质量好；不足是需用多轴联动铣床加工，且因立铣刀中心点切削速度为零，对加工效率有所影响。
图3 方案2
方案3如图4所示，把工件垂直置放，盘铣刀作圆弧插补和Z向直线插补，用宏程序使这二个插补形成椭圆槽。该方案的优点是加工效率高，机床只要求三轴联动；缺点是加工出的油槽宽度变化较大，不能满足图纸要求。
图4 方案3
综合比较结果，选择方案2比较合适。
2 工艺设计
由于轴套零件批量不大，且每件加工周期2 min，可选用通用夹具夹紧，为避免夹具卡爪与刀具发生干涉，用三爪卡盘外爪内胀式夹紧，如图3所示。
为确保加工的槽型符合图纸要求，选用成型立铣刀；考虑到刀具中心参与切削，因此刀具的刀刃必须过中心，可向刀具厂特殊订购，或用球头铣刀在万能工具磨床磨削而成。刀具的直径选择上，要考虑槽的宽度、刀具的刚性和足够的长度以避开夹具，所以刀具直径选φ10 mm比较合适。
选择工件中心A点下刀（图3所示），可避免立铣刀中心速度为零而造成下刀时刀具断裂。
3 编制加工程序
选择A点（图3所示）为编程原点，采用宏程序方法编制数控加工程序：
根据上述程序加工出零件如图5所示。它同样适合图6的X字交叉油槽加工。
图5 根据程序加工出零件
图6 X字交叉油槽
4 结语
该轴套零件首批加工900套，加工质量稳定可靠，解决了企业技术难题。椭圆斜油槽加工难度较大，采用多轴联动数控铣床（加工中心），用宏程序编制加工程序，可以加工合格轴套椭圆斜油槽，获得较好的加工质量。
（编辑昊 天）
Multi-axis Machining Design for Oval Oblique Tank
ZHANG Zhongqiang
（Department Mechanical and Automation Engineering,Zhangzhou Institute of Technology,Zhangzhou 363000,China）
Although the lubrication effect of oblique oval sump is good,it is very difficult to process.To slove the problem,a variety of programs is proposed to get the optimal selection and compile multi-axis CNC machining program after process design.The oval oblique tank process is realized.
oval oblique tank;X-shaped cross tank;multi-axis machining;process design;macro programming
TH 162
A
1002－2333（2014）05－0155－02
张忠强（1965—），男，高级工程师，从事机械设计、制造的教研工作。
2014-02-26
