利用立式加工中心磨削插齿刀

2018-07-08 11:10:35 本申微量润滑

该问非常值得阅读,该工艺最大的亮点就是大幅降低生产成本,工具磨床无法达到精度,数控磨的加工费又非常高,使用该工艺一次性在立式家中心上完成,还大幅缩短工期。

我公司是生产汽车转向器专业厂家,每年都需要开发多种转向器。在新品开发时,其刀具也常常需要特制。从专业厂家订购,生产周期长、成本也较高,而且由于是新品试制,刀具关键参数往往未最终定型,试制完成后有可能需要修改,为了尽可能避免浪费,减少开发费用,同时又加快开发进度。设计了一副专用夹具,编写了专用磨削程序,利用立式加工中心解决了插齿刀具的磨削难题。

1.插齿刀加工介绍

一种代表性产品为变速比转向器,其转向器摇臂轴扇齿需要一种特殊的插齿刀加工。插齿刀的齿厚、齿槽宽度极限偏差为±0.015mm(本申科技微量润滑系统在插齿中有丰富的经验和案例),如图1所示。

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插齿刀简图

该刀具齿侧需要刃磨,在一般工具磨床上很难达到其精度要求,外协费用较高,达4000元左右。为此利用现有的CNC立式加工中心来磨削刀具齿部,使加工精度满足使用要求,使用效果良好,刀具总费用不足1000元,每把刀具可节约成本3000元左右。截止目前已经用此方法加工各种刀具数十把,为公司创造了较好的经济效益。


2.插齿刀具刃磨方法

插齿刀具刃磨所需。机床:立式加工中心ARROW 750 (美国CINCINNATI公司),FANUC控制系统。工件:插齿刀材料为W6Mo5Cr4V3,淬火后经线切割加工,单侧刃磨余量为0.250.30mm。刀具:砂轮P150×20×30 WA80K5V35,已经装砂轮用连接杆、刀柄及金钢笔等。

原理:利用机床X-Z轴联动,修正砂轮刃部夹角与刀具齿形角一致,利用机床的高精度定位性能,可以确保刀具的齿距、齿厚和齿槽尺寸精度要求。利用机床的宏程序编程功能,自动补正砂轮的修正量。

具体磨削操作过程如下:首先将专用夹具装夹在机床工作台上,并装好插齿刀半成品,然后将砂轮装在连接杆上锁紧;在普通车床上用硬质合金车刀低速车削砂轮刃部夹角和刀具齿形夹角大致相等(约60°);再将刀杆连同砂轮一起装在立式加工中心的刀库中;设置砂轮与金钢笔及工件之间的位置,确定工件坐标系。为安全起见,可是适当留0.050.10mm间隙(见图2)。然后起动预先编制好的加工程序开始磨削,在磨削过程中,可根据磨削情况调整刀具和工件之间的对刀误差。一次磨削循环完成后,用齿厚卡尺测量刀具的齿厚尺寸是否到位。如果没有到位,只需重新确定磨削余量(进刀次数),再次起动磨削循环即可。

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2  插齿刀磨削示意图


具体数控程序如下:

G153G90G71G0             (设置机床状态)

T01M6               (从机床刀库调出刀具)

S1800M3           (转速1 800r/min正转)

G54X0Y0                 (一致坐标系零点)

#1=0           #1为砂轮修正量,开始为0

M98P01                   (转 O01子程序)

G90G0Z-150    (快速到达DZ轴起始位置)

X-90                快速到达X轴磨削起点)

M98P02                    (转O02子程序)

G90G1Z-150    (快速到达EZ轴起始位置)

X-90                 快速到达X轴磨削起点)

M98P03                    (转O03子程序)

M98P01                    (转 O01子程序)

G90G0Z-129.937 (快速到达BZ轴起始位置)

X-90               (快速到达X轴磨削起点)

M98P02                    (转O02子程序)

G90G1Z-130.811 (快速到达CZ轴起始位置)

X-90               (快速到达X轴磨削起点)

M98P03                    (转O03子程序)

M98P01                    (转 O01子程序)

G90G0Z-169.189 (快速到达FZ轴起始位置)

X-90               (快速到达X轴磨削起点)

M98P02                    (转O02子程序)

G90G1Z-170.063 (快速到达GZ轴起始位置)

X-90               (快速到达X轴磨削起点)

M98P03                    (转O03子程序)

M98P01                     (转 O01子程序)

G90G0Z-110.748 (快速到达AZ轴起始位置)

X-90                 (快速到达X轴磨削起点)

M98P02                     (转O02子程序)

G90G1Z-189.252 (快速到达HZ轴起始位置)

X-90                (快速到达X轴磨削起点)

M98P03                     (转O03子程序)

G0G90Z100M09(快速至安全位置,切削液关闭)

M30                            (程序结束)

 

O01                      (修正砂轮子程序)

G0G54X0Y0    (快速至坐标系X0Y0位置)

Z0M08          (至Z0位置同时切削液打开)

S1800M03          (主轴转速1 800r/min,正转)

#2=0                #2为砂轮修正次数变量)

WHILE #2N1  (N1为所需磨削次数,条件判断)

G1G91X-#1F100  (开始修砂轮,F为走刀速度)

G1G91X-19Z11.065  XZ轴联动,精修砂轮)

G1G91X19Z-11.065  XZ轴联动,精修砂轮)

G0G90X25

G0Z-120

G0X0

G1G91X-#1F100

G1G91X-19Z-11.065  XZ轴联动,精修砂轮)

G1G91X19Z11.065   XZ轴联动,精修砂轮)

G90

#1=#1+0.1               (修正量增加0.1mm

#2=#2+1                 (修正次数增加1次)

G90G0X50

Z50

#3=#3+#1        #3为工件对坐标系Y轴坐标)

G90G1Y#3                  Y轴坐标补偿)

M99                           (返回主程序)

O02                         (磨削面子程序)

#4=0

WHILE#4N2 N2为进刀所需次数,条件判断)

G91G1X-210F3000            X轴磨削终点)

X210

X-210

X210

Z0.002                   Z轴上升0.002mm

#4=#4+1                      (进刀次数加1

ENDWHILE        (条件不满足,结束该循环)

G91X100                  (至X轴安全位置)

G90Z50                    (至Z轴安全位置)

M99                           (返回主程序)

O03

#4=0

WHILE#4N2  N2为进刀所需次数,条件判断)

G91G1X-210F3000             X轴磨削终点)

X210

X-210

X210

Z-.002                 Z轴下降0.002mm

ENDWHILE      (条件不满足,结束该循环)

G91X100                (至X轴安全位置)

G90Z50                  (至Z轴安全位置)

M99                         (返回主程序)

用此方法磨削出来的刀具齿表面粗糙度值可达Ra=0.4µm,节距误差≤0.01mm,齿形角度误差≤0°5′,完全满足图样要求。


3.结语

实际应用表明,利用立式加工中心磨削插齿刀,既可以保证刀具精度符合要求,又可以通过调整机床程序很容易的修正刀具齿形相关参数。刀具制造成本低,是产品研发过程中非常有效的手段之一,值得在行业中推广应用。

对此文小编非常赞同,但是提出异议,就是对机床提出要求,因为磨削后产生的粉末可能渗入机床的丝杆、轨道、电器等,对机床的密封和轨道护罩也要提升,还有切削液的过滤系统也需要增加纸带过滤,这样就可以解决砂轮留下的墨粉给机床带来的伤害。

如果你对本申科技对结尾总结有更好的建议,欢迎投稿,如果你在微量润滑有疑惑也欢迎联系我们一起交流探讨。

    

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