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汽车中桥减速器外壳螺纹数控铣削加工技术研究*

更新时间:2016-07-05

0 引言

随着数控加工技术的快速发展,螺纹加工方法已经不再拘泥于采用丝锥、板牙手工攻丝或套扣等传统的螺纹加工方法。螺纹铣削是目前较先进的螺纹加工方法,较传统的螺纹加工方法具有非常明显的优势。尤其是对汽车减速器行业中的大直径螺纹加工而言,是以往困难而费时的螺纹加工得到了很大的改变。不仅可以更加高效的加工出精度和质量更好的螺纹,而且是降低螺纹加工成本和工人劳动强度的有效方法[1]。本文主要论述了螺纹加工方法和螺纹铣刀的选择以及螺纹铣的特点,并结合平时工作中的加工经验和收集到的一些资料,以汽车中桥减速器外壳上的内螺纹铣削为例,以标准编程实例方式加以探讨,希望能起到抛砖引玉的作用,能对给位读者一些启发。

1 螺纹加工方法的选择

机械制造中加工螺纹孔的方法有很多种,其中包括有攻螺纹、螺纹挤压成形、套扣、螺纹车刀车削螺纹等。其中攻螺纹是一种常用的加工螺纹的方法。但是攻螺纹主要用在小孔的螺纹加工上。对于大直径螺纹用丝锥加工时,需要大功率的机床驱动。当攻螺纹的孔径超过20mm甚至100mm的孔时,就增加了出现断裂的危险,如果丝锥断在被加工螺纹孔时,堵塞螺纹孔,可能会报废昂贵的工件。还有对于一些有特殊结构要求的不允许有过渡扣或退刀槽等特殊要求的零件时,传统的螺纹加工方法也是很难进行有效地加工的。因此,对于公称直径较大的螺纹加工或特殊结构要求的螺纹加工,如没有过渡扣或退刀槽结构的螺纹,最好的加工方法就是螺纹铣削。

植冠种植会延迟脱落,成熟种子寄宿在植冠之上,通过补种土壤的方式,实现植被的更替、恢复。种子寄宿时间尚未形成统一规范,但大多数植被的种子会存在一年以上。但此类种子形态特征在传播时具有一定的生态特征,植冠包裹物会反复开闭,种子库会调节种子萌发时间,种子能够免受其他生物捕食。植冠种子库基于活力表现生态功能,其始终保持的种子的活力,规避了因外界因素影响而出现种群灭绝的情况,植冠种子会在适宜的时机脱落、传播,规避不良的生长环境。因此,当种子生产条件比较差时,植冠种子会规避传播行为。该类种子形态特征对于植被恢复具有重要的意义,但不利于植被的演替。

2 螺纹铣刀的选择

螺纹铣削加工方法采用的是专用刀具—螺纹铣刀。目前,最常用的螺纹铣刀主要有两种类型,一种是整体式(如图1所示),另一种是机夹式(如图2所示)。整体式螺纹铣刀主要应用在螺纹直径在16mm以下的螺纹加工。机夹式螺纹铣刀主要应用在螺纹直径在16mm以上的螺纹加工。整体式螺纹铣刀的外形很像圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体,但它的切削刃与丝锥不同,刀具上无螺纹升程,加工中的螺纹升程依靠机床插补运动实现,因此左右螺纹都可以加工[2]

纳什均衡是博弈到达均衡时的一种状态。在这个状态下,博弈中任何参与者在其他参与者的策略既定的情况下,都无法通过改变当前策略来获得更好的支付或更高收益。如果∀si∈Si,πi(S*)≥

图1 整体螺纹铣刀

图2 机夹式螺纹铣刀

3 螺纹铣的特点

3.1 螺纹铣的优势

假设M142×1.5-5H的内螺纹底孔已经预先加工好,其内螺纹底孔直径为Φ140mm,内螺纹的单边加工余量为0.65P=0.975mm,分三次加工,0.975mm的单边余量依次分配为0.5mm、0.3mm、0.175mm。加工汽车中桥减速器外壳上的2×M142×1.5-5H时所用的工艺参数,如表1所示。

(1)加工质量优于攻螺纹。由于螺纹铣削加工进给方向和攻螺纹的进给方向相反,是在孔底开始并向上移动,铣刀被带到孔的底部,斜着下去,然后开始切削,沿360°拉升并斜向切出,能提供足够的空间让切削掉下,螺纹质量较高。

(2)由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金,加工线速度要比高速钢丝锥高很多,故采用螺纹铣削,加工精度高,且加工效率高。

(3)一把螺纹铣刀可以通过编程来实现加工左、右旋向的内、外螺纹,且不受螺纹结构的限制。

(1)螺纹铣削加工所用数控机床必须具备三轴联动且具有螺旋线插补功能。

(5)对于加工高硬度材料和高温材料,如钛合金等。螺纹铣同样显出非常优异的加工性能和超乎预期的长寿命。

(6)如果加工公称直径不同、螺距相同的螺纹,丝锥和螺纹铣相比,在成本上丝锥高。因为需要不同直径的丝锥才能完成,但采用螺纹铣刀只需一把刀具通过数控程序就可实现。

3.2 螺纹铣的劣势

虽然螺纹铣是一种先进的螺纹加工工艺,有诸多优点,但螺纹铣也不是没有缺点及自身的局限性。

(4)有了螺纹铣削可得到100%的螺纹深度,更重要的是螺纹铣被认为比攻螺纹更安全。如果螺纹铣刀断裂,它将往下掉在孔里,不会破坏工件,取出即可,不会导致零件报废。故采用螺纹铣,切削力大幅度降低,这一点对大直径螺纹加工时,尤为重要,解决了机床负荷太大,无法驱动丝锥正常加工的问题[3]

(2)如果螺纹直径较小,但深度又比较大的情况下,考虑到加工刚性和让刀的问题,仍然适合丝锥加工。

数据模型优点在与对数据的转化能力,其可以资本成本决策工作人员输入的数据,自动的将数据具体化,通过与CAD图纸设计的有效结合,将数据转化为具体的模型,如图一所示,这样通过技术来实现数据模型的建立,很大程度的解决了上文提出的设计图纸精准度较低的问题。这样实现了对造价数据的有效转换,可以帮助资本成本决策工作人员对造价数据进行有效的分析,同时也缩短了工作时间,在提高资本成本决策工作效率的同时,达到了提高图纸精准度的目的。

(3)铣螺纹的方式受到机床铣圆精度的影响比较大。

(4)螺纹铣刀的价格比丝锥昂贵,单件生产时不适合采用螺纹铣。

综上所述,目前螺纹铣仅仅适用于大直径的螺纹的加工,且这种加工主要应用于箱体或壳体类零件上。

4 螺纹铣削加工实例分析

汽车减速器外壳上的螺纹孔很多通常都是成组呈均匀分布或对称分布。如图3所示为汽车中桥减速器外壳加工示意图,加工2×M142×1.5-5H的内螺纹孔,螺纹孔深22mm。由于螺纹直径较大,传统的攻螺纹是无法满足的,必须使用螺纹铣刀进行螺纹铣加工。内螺纹铣削加工需要数控机床必须具备三轴联动且具有螺旋线插补功能,因此选用配置FANUC 18i-M数控系统的H63韩国起亚卧式加工中心[4]

图3 汽车中桥减速器外壳加工示意图

图4 铣内螺纹孔走刀路线图

螺纹铣作为一种先进的螺纹加工工艺,与传统的攻丝加工工艺相比,具有很多的优势。

下面是汽车中桥减速器外壳零件M142×1.5-5H内螺纹的数控加工程序,加工程序如表2所示。

2017年及今年前三季度已经持续亏损的上市公司,为了不被实施退市风险警示,也在拼命卖房产增厚业绩,宇顺电子即是其中一例。公司2017年、2018年1-9月分别亏损1.31亿元、-6738.19万元。到了今年6月26日公司发布公告称,为盘活存量资产,促进主营业务发展,公司拟将位于深圳市南山区滨海大道深圳市软件产业基地1栋A座1201、1202、1301、1302号的房产出售,拟售价分别为4357.6万元、4430.61万元、3984.14万元以及4050.85万元,合计约1.68亿元。

产品类别进一步划分为:机电产品(较轻)、机电产品(较重)、轻工产品(较轻)、轻工产品(较重)、农林牧渔和其他产品。美方现已正式公布的500亿美元征税商品清单,涵盖了1 102个税号的产品,此外,在4月份提出考虑在301条款下追加1 000亿美元征税商品,将涉及更大范围的产品。我国出口美国第一位的机电产品(轻、重)将受到重大冲击。其中,机电较轻类涉及贸易金额970亿美元,机电较重类涉及370亿美元,占征税商品1 500亿美元的89%;占2017年我国对美出口机电产品(轻、重)的69%。

1 刀具使用表

刀号刀具名称及规格加工内容半径补偿号补偿值主轴转速(r/min)背吃刀量(mm)侧吃刀量(mm)T03Φ20×1.5整体硬质合金螺纹铣刀铣内螺纹D1/D2/D39.5/9.2/9.025635螺旋吃刀0.5/0.3/0.175

2 M142×1.5-5H内螺纹的数控加工程序

加工程序注释O1001;程序名G40G80G49G69;初始化G91G30Z0M19;G91G30X0Y0T03;Z轴回换刀点,主轴准停X、Y轴回换刀点,呼叫T03号刀G90G10L2P2X0Y141.782Z-778.9;为G54输入工件坐标系N2500M98P0006;调换刀子程序M06T03;换T03号刀G54G90G00B0;工作台回G54零点G54G90G00X0Y0S635M13;刀具定位至一侧孔中心处,开主轴和切削液G43Z-22H03;刀具Z轴进深到预加工位置G91G42D1X35.5Y35.5;调刀具半径右补偿D1,定位至预加工过渡圆处,见图4G02G91X35.5Y-35.5R35.5Z-0.188F60;引入圆弧切入G02I-71.0Z-1.5;粗铣螺纹孔,第一刀G02X-35.5Y-35.5R35.5Z-0.188;引入圆弧切出G90G00G54G40X0Y0;撤销刀具半径补偿,回到螺纹孔中心G91G42D2X35.5Y35.5;调刀具半径右补偿D2,定位至预加工过渡圆处※Z1.876;Z轴正向退刀至原螺纹孔加工位置G02G91X35.5Y-35.5R35.5Z-0.188F60;G02I-71.0Z-1.5;半精铣螺纹孔,第二刀G02X-35.5Y-35.5R35.5Z-0.188;G90G00G54G40X0Y0;G91G42D03X35.5Y35.5;※Z1.876;Z轴正向退刀至原螺纹孔加工位置G02G91X35.5Y-35.5R35.5Z-0.188F60;G02I-71.0Z-1.5;精铣螺纹孔至尺寸,第三刀G02X-35.5Y-35.5R35.5Z-0.188;G00Z200.0M09;Z轴退刀至安全位置,切削液关G91G30X0Y0Z0M19;返回机床第二参考点,主轴停M30;程序结束

具体算法(经验算法):

回望2013年,在水利部的大力支持下,新疆维吾尔自治区水利厅团结带领广大干部职工解放思想,创新求变,不断加快推进改革发展步伐。

以上是铣螺纹孔的程序,程序中反复出现的Z-0.188和Z1.876两个Z轴移动量,如不认真分析会觉得不可思议,弄不清楚为什么在过渡圆弧切入和切出时加了一个Z轴负向进刀(Z-0.188),其实这由有加工螺纹方式决定的,目的是防止螺纹重复切入切出时刮伤螺纹侧面。因此,为解决此问题,需要在圆弧切入与切出时,Z轴要按照螺纹升角逐渐升高。也就是按照螺纹旋转一周的螺距(P=1.5mm)匀速上升。为大大这一要求,需要计算以下几个数据:(1)H1:螺纹的升高率。(2)L:切入切出过渡圆弧长。(3)H2:过渡圆弧升高量。(4)D1:螺孔外径Φ142mm。(5)D2:过渡圆直径Φ71mm。(6)P:螺距1.5mm。

H1=P/(D1×π)

=1.5/(142×3.14)=0.003364mm

D2=D2×π/4=71×3.14/4=55.735mm

H2=H1×L=0.003364×55.735

圆弧切出程序为:G02 X-35.5 Y-35.5 R35.5 Z-0.188

根据以上所算数据,编制圆弧切入程序为:G02 G91 X35.5 Y-35.5 R35.5 Z-0.188 F60;

=0.18749≈0.188mm

学校给人温暖的是什么?学校留给学生什么记忆?学校留给教师什么回想?一位2015届的毕业生给我留言:这一年在您的教导下,我学到了很多,也感受到了学习英语的乐趣,这一定会影响我未来的生活和学习。当我奋斗时,会记得“God is myself”;当我遇到困难时,我会记得“Never give up”,我会抱着必胜的信心,“I am the champion. Sure win”。我想这就是学校留给学生的正能量。一所能为师生的精神成长提供养料的学校才是真正的好学校。

由于此程序在加工时全部采用的是G91增量值进给,当铣削整圆一周时Z轴负向进了-1.5mm,再加上两个过渡圆弧切入切出时Z轴又多进的距离为:0.188mm×2=0.376mm,Z轴实际负向移动了:1.5mm+0.376mm=1.876mm,当第二刀开始切削前,必须退回到原加工点的位置,所以程序编程成Z轴正向退刀1.876mm,达到两刀位置重合的目的。

医保政策在医院得到正确实施关键科室就是医保办,医保办工作人员必须具备高尚的职业道德和良好的医德规范与强烈的责任心[4]。开展医德医风教育,提高服务意识,更新服务理念,改善服务态度,实行人文关怀,让患者感受到尊重,赢得患者的满意和信认。落实首问负责制,不断改进自身医疗服务质量,促进医保工作质量提升。

5 结语

以上是笔者对螺纹铣削加工的一点心得体会,螺纹铣削加工方法较传统的螺纹加工方法具有非常明显的优势,尤其是对汽车减速器行业中的大直径螺纹加工而言,是以往困难而费时的螺纹加工得到了很大的改变。不仅可以更加高效的加工出精度和质量更好的螺纹,而且是降低螺纹加工成本和工人劳动强度的有效方法。因此,提升了汽车技术研发和改进过程中的加工技术手段。

参考文献

[1]顾雪艳. 数控加工编程操作技巧与禁忌[M].北京:机械工业出版社,2007:110-114.

[2]李海滨,朱姗姗,杨义虎,邱元庆.铣削加工螺纹刀具的选择[J].机床与液压,2008,36(9):179-181.

通过调查,轿车前挡风玻璃设计倾斜角度一般为30°~45°,货车及部分特种车辆前挡风玻璃设计倾斜角度多为60°~90°,计算结果为车窗玻璃下缘到地面距离H的范围为0.9~1.3 m。另外,通过对北京市二环路沿线公交车车型的调查,公交车车窗底部至地面的垂直距离约为1.05 m,在计算结果范围之内。

[3]俸跃伟,燕凯,于洋.数控铣螺纹及其航空发动机上的应用[J].制造技术与机床,2014,8:110-117.

[4]彭家元.汽轮机气缸螺纹数控铣削加工[J].金属加工,2010,3:29-32.

陈雪
《包头职业技术学院学报》2018年第1期文献

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