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1、 数 控 车 削 配 合 件 中 不 同 配 合 类 型加 工 方 法 解 析企业名称：南车株洲电机有限公司姓 名： 张 朝 望 考评职业： 数控车工二级 技 师 参 评 论 文数控车削配合件中不同配合类型加工方法解析南车株洲电机有限公司 张朝望指导老师：杨学军（高级工程师） 陈东彪（高级技师）摘 要：本文主要针对 FANUC 系统数控车床车削加工配合工件加工难点进行具体分析，通过不同配合类型的加工实例阐述配合件的加工注意事项、工艺分析、编程思路及加工方法。同时，在加工配合件的过程中使用 B 类宏程序解决椭圆、双曲线等非圆曲线轮廓的加工。关键词：配合件 尺寸链 非圆型面 配合加工 宏程序引 言
2、：随着人们生活节奏的加快以及城市交通的需求，城轨和地铁大量涌现，然而作为承载千万生命的客运设备，其安全性就尤为重要。零件是机械中的最小单位，一部机器要能正常工作，发挥应有的效用，那么零件与零件之间的配合是保证的关键。随着科技的发展和工业技术的逐渐成熟，数控加工设备的使用日益广泛，加之对零件表面的粗糙度、位置度及相互配合之间的要求不断提高，普通机床很难达到，那么就需要在数控机床上完成。下面以数控车削加工配合件中不同配合类型的加工为例讨论配合件的加工。1、配合件结构及加工难点分析120.180+.06 件 a件 b件 c0+.1 图 1 配合件装配图1、从装配图（图 1）可以看出各个零件之间包含多
3、种配合类型。左端（工件 a、b 配合）为轴套配合，同时包含锥度面配合，且配合间隙仅为0.1mm。同时，根据图示可知：当工件 a、b 配合时，会导致 26mm 孔与轴的配合和锥度面的配合产生过定位，所以为了保证配合的顺利进行，在实际加工中则需要根据装配要求，在单个工件本身的公差要求的基础上进行公差的重新分配。右端（工件 b、c 配合）为螺纹配合和非圆曲线配合，在实际加工中需注意螺纹之间旋合后的松紧配合关系及螺纹旋向，确保配合后的椭圆外轮廓满足要求。在加工螺纹时，应考虑螺纹加工过程中受热而导致的牙型的膨胀（一般约为螺纹大径-0.13P） 。同时，在螺纹两端应设置足够的升速进刀段 1（一般大于 2P
4、）和降速退刀段 2(一般大于 P)，以消除两端因变速而出现的非标准螺距的螺纹段。31.5498+0.215390.2(+0.5 )26(+0.5 )（工件 a）图 2 配合件左端零件图24386203135H8(+0.39 )1.628 0-.58 0-.5580+.6 34.28 488026(-0.9)2(-0.9) M.5L-6H1（工件 b）图 3 配合件中间零件图M30X1.5L-6g205,168048h7( 2)（工件 c）图 4 配合件右端零件图2、从图样轮廓中可以看出配合件右端呈椭圆状，而 FUNAC 系统中没有直接的插补指令适合此类非圆曲线的加工，因此编程中需要采用用户宏程
5、序来完成此处的椭圆加工。在使用宏程序加工椭圆时，应选择适合的步距。步距可能是长度或者角度，步距越小，加工精度越高，但加工效率越低。同时需注意宏程序编程时只能选择仿形粗车循环指令 G73，而不能使用外圆粗车循环指令 G71。2、工艺分析1、配合件左端加工工艺分析在配合件左端（工件 a、b 配合）包含锥度面配合，且配合公差仅为0.1mm，所以在实际加工中需要对配合件左端的单个零件公差进行重新分配。工件 a 的测量基准在左端，所以需要通过尺寸链计算确定工件 a 的实际加工长度，同时需要通过尺寸链计算得出工件 a 的锥度长度；工件 b 中需要通过尺寸链计算锥度的长度和锥度右侧整体的实际加工长度。（1）
6、尺寸链的计算为了确保配合件在装配时满足图 1 的要求，故需对配合件的每个组成件进行尺寸链计算。A021 213图 a 图 b计算工件 a 锥度的长度（尺寸链简图如图 a） 。根据尺寸链定义：工件 a 中长度 mm 为间接保证的尺寸，故为封闭15.028环；工件 a 总长度 mm 为增环，锥度长度为减环。05.39根据公式： 和 miiAA1in1axmax miiiiA1ax1nmin可知：工件 a 的锥度长度为 mm。07.计算工件 a 中 26mm 孔的长度（尺寸链简图如图 b） 。根据尺寸链定义：工件 a 中长度 mm 为间接保证的尺寸，故为封闭20.8环；工件 a 总长度 mm 为增环
7、，26mm 孔的长度为减环。05.39根据公式可知：工件 a 中 26mm 孔的长度为 mm。07.153A212图 c 图 d计算工件 b 中锥度的长度（尺寸链简图如图 c） 。根据尺寸链定义：工件 b 中配合间隙 mm 为间接保证的尺寸，故为封1.0闭环；工件 b 的锥度长度为增环，工件 a 中计算得出的锥度长度mm 为减环。07.1根据公式可知：工件 b 的锥度长度为 mm。10.7计算工件 b 中锥度右侧整体的实际加工长度（尺寸链简图如图 d） 。根据尺寸链定义：配合件中配合间隙 mm 为间接保证的尺寸，故为封1.0闭环；配合件中组装长度 mm 为增环，工件 a 的总长度 mm 为06
8、.8 05.39减环，工件 b 中锥度右侧整体的实际加工长度为减环。根据公式可知：工件 b 中锥度右侧整体的实际加工长度为 mm。05.-941（2）加工工序划分在配合件左端工件 a 中，26mm 孔的下偏差为 0mm，公差等级为 IT7，轴的公差为 0.011mm，查阅标准公差数值表（GB/T 1800.31998）可知公差等级为 IT6。根据轴和孔的尺寸可以判断配合为基孔制。经过分析零件的尺寸精度、几何形位精度和表面粗糙度要求，同时兼顾装夹定位的方便原则，作出以下加工方案：先加工套(工件 a)，后加工轴（工件 b） 。加工工件 a 的内孔，再加工工件 a 的外圆。手动切断，保证总长 39m
9、m。2、配合件右端加工工艺分析在配合件右端（工件 b、c 配合）包含螺纹配合和非圆曲线配合，在实际加工中必须考虑两个螺纹之间旋合后的松紧配合关系。在加工螺纹时，应考虑螺纹加工过程中受热而导致的雅兴的膨胀（一般根据材料的变形大小，取 0.1P-0.5P） 。同时，有螺纹配合的配合件在机床选择时要注意螺纹的旋向和机床的卡盘转向，故需考虑机床的选择。（1）左旋螺纹加工方法分析以前置刀架数控车床为例：一般经常加工的都是右旋螺纹，右旋螺纹加工时，主轴旋转方向为正转，螺纹刀进给 F 方向为由正向负（即刀具驶向卡盘） 。加工左旋螺纹则不同，从经济角度考虑，同一机床（即前置刀架数控车床）在加工左旋螺纹时，有两
10、种加工方式：主轴仍为正向旋转，只不过需要改变了螺纹刀的进给方向，从负向正加工（即刀具驶离卡盘） 。个人觉得这种方法不是很好，因为加工螺纹之前 Z 向必须要有适当的升速进刀段和降速退刀段。如果采用这种加工方法，从负向正加工时，很难保证有足够的升速进刀段。主轴为逆向旋转，刀具进给仍是由正向负，只不过此时安装刀具时必须把螺纹刀柄反过来安装。个人觉得这种方法也不是很好，因为不便于观察，存在安全隐患。若从方便加工的角度考虑：可以选择后置刀架数控车床，加工左旋螺纹时，主轴为正向旋转，刀具进给仍是由正向负（即驶向卡盘方向） 。无论选择何种方式进行螺纹加工，都必须保证刀具的进给方向和主轴的旋转方向相相对应，即
11、刀具的切削方向与工件的旋转方向相对，否则会出现打刀或者更危险的事故。（2）螺纹几何参数的计算为了确保配合件在装配时满足图纸要求，需考虑到螺纹配合的旋合松紧，故需要对螺纹的几何参数进行计算。计算工件 b 螺纹的小径。 5.28.1301pd故，工件 b 螺纹的小径（即孔底直径）为 28.5mm。计算工件 c 螺纹的小径。 05.28.130.1pd故，工件 c 螺纹的小径为 28.05mm。计算工件 c 螺纹的大径。 85.29.1031.1 pd故，工件 c 螺纹的大径为 29.85mm。（3）加工工序划分在配合件右端配合中，外螺纹为 M301.5L-6g，内螺纹为 M301.5L-6H，可以
12、判断配合为基孔制。经过分析零件的尺寸精度、几何形位精度和表面粗糙度要求，同时考虑到装夹的方便性，作出以下加工方案：先加工套（工件 b） ，后加工轴(工件 c)。 先使用 G71 粗加工工件 b 左端，使用 G70 精加工。调头装夹 2628mm 处，使用 G71 粗加工套的内孔，使用 G70 精加工。加工螺纹退刀槽 431mm，加工内螺纹 M301.5L-6H。使用 G73 粗加工外部椭圆，留精车余量。加工工件 c 的左端，留 2830mm 的夹持位置（毛坯 5282mm 足够） 。掉头夹持 2830mm 的位置，使用 G73 指令粗加工右端椭圆。手工切断，保证长度 52mm。将工件 c 拆卸
13、，换装工件 b。将工件 c 旋入工件 b 中，精加工椭圆。工艺改进由于上述工艺存在工件 b 的两次装夹，可能会产生基准不重合误差（装夹误差） 。同时，考虑到装夹操作的方便性，作出以下加工方案：先加工轴(工件 c)，后加工套（工件 b） 。加工工件 c 的左端，留 2830mm 的夹持位置（毛坯 5282mm 足够） 。 掉头夹持 2830mm 的位置粗加工右端椭圆（使用 G73 指令） 。手工切断，保证长度 52mm。先使用 G71 粗加工工件 b 左端，使用 G70 精加工。调头装夹 3628mm，使用 G71 粗加工套的内孔，使用 G70 精加工。加工槽 431mm，加工内螺纹 M301.
14、5L-7H。使用 G73 粗加工外部椭圆，留精车余量。将工件 c 旋入工件 b 中，精加工椭圆。3、零件的装夹此实例中的螺纹为左旋螺纹，根据加工工艺分析从方便加工的角度考虑，确定采用 CK7820 型后置刀架数控卧式车床。数控车床上零件的安装方法与普通车床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，主要注意以下几点：1.尽量保证设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于提高编程时数值计算的简便性和精确性。2.尽量减少装夹次数，尽可能在一次装夹后，加工出全部待加工面。3.在螺纹配合加工时应注意机床的选用和螺纹配合的旋向（此处为了方便加工应选择后置刀架机床） 。4.为了消除设备的惯性，应保证加工螺纹时有一
15、定的升速进刀段 1（一般大于 2P）和降速退刀段 2(一般大于 P)，以剔除两端因变速而出现的非标准螺距的螺纹段。5.在装夹已加工表面时应采用软爪装夹或加装紫铜垫，防止已加工表面压伤。6.加工工件a 的内孔时，需根据毛坯大小注意套的夹持位置，防止刀具与卡盘面相撞。7.加工工件 c 时，因为工件左端为 M301.5L-6g 的螺纹，故不可直接夹持。但是工件毛坯 5282mm 长度足够，故在加工时可以在最左边留适当长度作为工艺夹持位置。根据零件的尺寸、精度要求和生产条件选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘。三爪自定心卡盘可以自定心，夹持范围大，适用于轴类和小型盘类零件。在工件掉头加工时应采用铜垫或软爪装夹。3、加工参数1、确定数控加工刀具加工工件 a 时需要 4 把刀具：T01（1 号刀具）选用 90粗镗孔刀，T02（2 号刀具）选用 90精镗孔刀（刀杆伸出长度为 45mm） ，T03（3 号刀具）选用 93外圆车刀，T04（4 号刀具）外圆切槽刀（刀宽 4mm） 。加工工件 b 时需要 6 把刀具：T01（1 号刀具）选用 90粗镗孔刀，T02（2 号刀具）选用精镗孔刀（刀杆伸出长度为 30mm） ，T03（
