框架窗口磨削程序的优化研究*

赵 晶 杨成杰

(内蒙古第一机械集团股份有限公司 第四分公司,内蒙古 包头 014030)

1 项目背景

随着科学技术的迅速发展,框架产品应用于多种行星变速机构产品中,其结构具有复杂化、大型化、薄壁化、精密化等特点。框架产品主要应用于连接和安装传动机构组件的各个传动零件。因此,框架零件的加工质量对部件装配、定位安装精度都具有极大的影响。扇形框架产品窗口形状为扇形,不同于传统框架,操作者编制加工程序采用X轴与Y轴交互进给的方式进行加工。

2 优化分析

由于窗口呈扇形,X、Y两轴加工路径由外至内逐渐递减。加工后两侧磨削痕迹呈台阶状,装配时与相配件干涉,不满足零件使用要求,需由人工进行打磨,打磨每件产品平均用时30分钟,费时费力且打磨后表面状态不统一;该设备正常磨削框架窗口每次Y方向进给量可达15mm,但由于加工扇形窗口时为保证有效加工面积,只能逐渐缩小每刀加工进给量最小时Y向进给只能达到5mm,走刀路线长,效率低下,且砂轮只使用前端,随着加工磨损加剧,尺寸无法控制,砂轮要反复修整,导致刀具有效利用率低。现每加工一层表面需用时1分钟,单层加工路径长度为1500mm,每次磨削量为0．02mm。按照该产品平均加工余量为4mm计算,加工完一件扇形框架窗口需用时200分钟,每天可加工3件。

经分析存在以下问题可优化:

用X、Y轴交替进给的方式加工扇形窗口,走刀路线长度较长,砂轮逐渐磨损,尺寸无法控制。

用X、Y轴交替进给的方式加工扇形窗口,加工后两侧磨削痕迹呈台阶状,装配时造成干涉,不满足产品要求。

原加工方法刀具实际加工面积小,反复修磨,砂轮有效利用率低。

3 项目改进方向

原走刀路线如图1,现走刀路线如图2,经过对现状情况进行分析,认为改变加工路径可有效解决以上问题。对走刀路线进行修改,由原来的X、Y交替进给变为X轴与A轴联动,Y轴单向进给。

图1 原走刀路线图 图2 现走刀路线图

2.1 程序预编制

考虑到每零件之间的磨削余量不均匀因素,需要对程序数据进行调整,不能采用固定数据程序。编制宏程序结构,设置变量计算,建立条件转移语句,从而解决数据量大,数据调整复杂的困难,只需给定基本参数即可进行加工。

2.2 对R参数进行调整

根据机床实际R参数占用情况及操作者习惯对程席参数进行调整,使本程序与其他零件程序参数无干涉,且可用操作者熟悉的方法进行熟练调整。

2.3 调试单窗口单侧单层程序

以单窗口磨削下端面为切入点进行编程,从起始角度Y方向进给后,进行X轴与A轴联动进给到终止角度,再次Y方向进给,X轴与A轴联动进给到起始角度,完成一组往复运动。判定Y轴变量是否满足Y方向终点坐标条件,决定继续进给或是完成加工退刀。

2.4 加工过程中复合修整秒轮程序

为保证产品质量要求每削单层8个窗口就需进行一次砂轮修整,为保证连续加工需要把修砂轮程序复合到本程序中,并且要正确累加和计算修磨量及误差,确保产品加工质量。

2.5 多重嵌套程序满足整个零件加工

在单窗口单层程序试验成功的基础上复合坐标偏移,通过角度坐标偏移完成四窗口单层加工:外层嵌套Z方向进给,完成单侧全部磨削工作。将上面、下面加工程序复合到一个程序中,配合参数运算及赋值,保证整个程序运行可靠。原加工方法与现加工方法磨削边缘对比如图3。

图3 原加工方法与现加工方法磨削边缘对比

3 项目取得成果

该加工程序适用于数控磨床,此编程方法模板适用于宽度递增或递减的平面加工,对具有相同共性的加工平面均可采用。该项目通过数控程序的优化,有效提高产品质量。应用范围广且具有调整方便的特点,可广泛推广。

3.1 产品质量得到保证

通过加工程序的优化,使加工方向及路径改变,加工后边缘平直,表面光洁。彻底解决了原来加工边缘台阶的质量问题,并对同类零件加工提供经验。

3.2 节约加工时间

原每加工一层表面需用时1分钟,单层加工路径长度为1500mm,每次磨削量为0．02mm。按照该产品平均加工余量为4mm计算加工完一件扇形框架窗口需用时200分钟,每天可加工3件。经优化后,单层加工路径长度缩短为800mm,加工一层表面用时0.4分钟,按照该产品平均加工余量为4mm计算,加工完一件扇形框架窗口需用时80分钟,每天可加工7.5件。加工效率为原来的1.5倍。

3.3 节省打磨工序

原加工方法磨削完成后,由于边缘呈台阶状,不符合图纸要求,影响产品使用,需手工打磨处理,打磨后产品状态不统一,打磨时间每件平均20分钟。经优化后的加工方法边缘无台阶,直接保证产品质量,无须打磨。每件节约打磨时间20分钟。

4 结语

通过以上方案的实施,改进了扇形窗口的加工程序,提高产品表面质量,生产效率提高1.5倍。

此编程方法适用于宽度递增或递减的平面加工,对具有相同共性的加工平面均可采用。此方案应用范围广且调整方便,具有较强的通用性和推广性。