加工球面的几点经验

    随着工业技术的飞速发展，数控加工技术也以它强有力的生命力在现代机械加工中领居着不可替代的位置。数控加工作为一种新形式的加工理念，它使操作者从烦琐而劳累的体力劳动中解脱出来，也使很多以前靠摇动手柄不能加工的产品变为了现实。所以我个人认为，数控加工是现代加工业的一大革命。它不但能减轻操作者的劳动强度、 获得高质量的加工产品。而在效率就是生命力的现代社会里，数控加工的出现，为企业、也为操作者赢得了第二次生命。

    虽然说数控加工作为一种新形式、高效率、高质量的加工方式， 能有效的获得较高的生产效率和更好的加工质量。但它也受着很多因素的影响，如刀具的合理选择与刃磨、 切削用量的选择以及程序的合理编制等，这对操作者来说，无疑是一新的挑战和对操作者更高技能的要求。下面以加工一内球面为例，试述自己在球面加工中刀具选择及程序编制的一点体会。

    如图1所示为一SR20内球面的加工,其球面形状度要求为0.05mm,表面粗糙度为0.8mm。刀具的选择及刃磨。

    机械加工中,刀具的选择及刃磨却是影响加工质量的重要因素,在该零件的加工中,为能达到设计要求和粗糙度要求,切削刃必须过球心,且切削时又不能使刀具与工件发生干涉,所以只能将车刀的主偏角Kr 刃磨到尽可能的大的角度。而我们由刀尖角εr =1800-(Kr + Kr′) （Kr′为副偏角)可知,当主偏角Kr增大时(副偏角Kr′没有改变),刀尖角εr就会减少。而我们都知道,刀尖角的减小必然导致刀尖强度降低,同时刀具本身的散热面积也随之减少，从而加剧了刀尖的磨损，也极易造成“崩刃”现象，这大大影响和降低了刀具的耐用度及其寿命。

    同时从切削原理分析我们知道,主偏角的增大，将直接影响切削层厚度及断屑的效果，在背吃刀量和进给量一定时，主偏角的增大将使切削厚度增大,而切削宽度则会减少，这虽有利于断屑,但切削刃在单位长度上的负荷将会增大,这就使得加工过程极不平稳及残留高度不均而导致加工表面的粗糙度降低。

    在该球面体的切削加工中，为了既使刀具不与工件发生干涉又提高刀具寿命以及排屑的顺畅，我选用了与被加工圆弧直径的1/10即R4的圆弧刀进行加工,为了提高切削的表面质量和精度, 将圆弧刀的前角γ0刃磨成40～60，后角α0则刃磨成双重或多重角，以增大刀具的强度和寿命。由于R刀刀刃的圆度误差将会直接复映到加工工件上， 所以在刃磨后需要用油石仔细的研磨、修整刀刃，以获得较好的轮廓度以及较好的表面粗糙度 （车刀精度必须高于被加工工件的精度要求） ,以保证切削质量。

    我们从图2 可以看出,圆弧车刀在整个切削过程中刀尖始终与工件表面成相切状态。加工中刀具角度也不会随切削而发生改变,所以切削变得平稳。 同时由于切削刃的增大， 极大的改善了散热条件，减少了残留面积， 大大提高了表面粗糙度质量及刀具寿命。

    加工程序的编制。

    数控加工程序的合理编制，也是加工质量的重要保证之一，程序编制的关键是尽可能的让刀具走一个与被加工图样相符且最为简捷而合理的轨迹，而这个理想轨迹的起始点、运动路线及距离尺寸均是由刀尖来确定的。而用R刀车削内球面时，其切削点是在不断的变化着的，如把每个点都视为有一个刀尖，势必就会有很多的刀尖，而且每个刀尖在切削过程中与工件圆弧轨迹的距离是在不断变化的，所以不宜用参加切削的刀刃进行编程。众所周知，两圆相切，无论以何种方式相切于何处，两圆心与切点的距离始终保持不变，其值等于半径。所以在整个切削过程中，圆弧车刀上只有刀刃圆心始终与工件球面保持不变的距离即4mm，明白了这一点，编程的编制就显得容易多了：我们就将该点（圆弧车刀的圆心）视为刀尖进行编程，让其走一圆弧轨迹，这样既简化了程序的编制，又提高了切削效率。 （但该圆弧轨迹的尺寸必须减去一个R刀的直径尺寸）程序编制如下：

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    NXX　　T33;

    NXX　　M6;

    NXX　　G00  X36.  Z6. M08

    NXX　　G01  Z-10.  F300

    NXX　　G02  X0  Z-26. I20. K0F300

    NXX　　G00  Z6.

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    生产实践证明，该刀具的选择及编程方式的选择是合理可行的，而且在同类产品的加工中（包括外球面）得以广泛而成功的应用，均取得了良好效果。