一种活塞在CNC机床上的加工工艺的制作方法

本发明涉及数控加工领域，尤其是一种活塞在cnc机床上的加工工艺。

背景技术：

活塞是轨道交通的刹车系统中用来传递运动的核心部件，它在工作中要做频繁的往返运动。活塞通过其圆形头部座和具有斜楔轮廓面的楔角分别与其两端的零件连接。楔角的斜楔轮廓面相对于头部座的轴线有比较高的尺寸和位置要求，尤其是两个楔角的斜楔轮廓面到轴线尺寸差值以及其分别相对于对轴线的位置，是影响传动效率和活塞使用寿命的关键。如果两个斜楔轮廓面分开加工会增加这两个斜楔轮廓面相对于轴线的位置误差。如果同时加工这两个斜楔轮廓面，又会因为斜楔轮廓面开档大，可用刀具的直径小的限制，会产生让刀、震刀等加工的工艺问题而无法加工。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种活塞在cnc机床上的加工工艺，加工参数可控，稳定性好，加工轨迹可以精确的调整，易于实现对加工过程的精确控制。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种活塞在cnc机床上的加工工艺，所述活塞包括头部座、及对称形成于所述头部座上的第一楔角和第二楔角，其不同之处在于：其用于使所述第一楔角和第二楔角上对称形成斜楔轮廓面，所述第一楔角的斜楔轮廓面和第二楔角的斜楔轮廓面形状相同，所述加工工艺包括以下步骤：

步骤a)、将所述第一楔角斜楔轮廓面和第二楔角斜楔轮廓面的数控加工程序输入机床的存储单元内；

步骤b)、将待加工的工件装夹定位至所述机床的夹具上，然后确定所述工件的加工坐标系x，y，z的坐标原点值，并根据所述坐标原点值设定加工原点在机床的工件坐标系中的x、y、z坐标值；

步骤c)、根据步骤a)中所述的数控加工程序加工所述第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面；

步骤d)、分别测量出所述第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面上每个点的x、y、z实际坐标值，再将所测得的数据与第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面设计图纸中的尺寸进行比较，分别确定第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面在加工过程中因变形引起的偏差的位置和偏差大小；

步骤e)、根据加工轨迹和步骤d)中所确定的偏差，分别对第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面的偏差进行反方向的修正，形成修正后的加工轨迹，根据所述修正后的加工轨迹重新生成数控加工程序；

步骤f)、根据步骤e)中的所述数控加工程序加工其他待加工的工件至合格零件。

按以上技术方案，所述步骤b)中所述的夹具包括用于容纳所述头部座的基座、设于所述基座上并与其中一个所述楔角根部配合的定位块和对称设于所述基座上用于压住所述头部座的两个压板，所述基座上开设有与所述活塞的头部座配合的限位孔，各所述压板分别通过第一转轴与所述基座可转动连接，所述第一转轴的轴线与所述限位孔的轴线平行，每个所述压板上分别设置有一贯穿压板并用于抵紧头部座的压紧件，所述压紧件为螺纹件，所述压板上开设有与所述限位孔的轴线平行并与所述压紧件配合的螺纹孔，所述定位块通过第二转轴与所述基座连接，所述第二转轴的轴线与所述限位孔的轴线垂直，所述定位块能转动至与其中一个所述楔角相抵并通过紧固件与所述基座固定。

按以上技术方案，所述步骤b)中将待加工的工件装夹定位至所述机床的夹具上的具体步骤为：步骤b1)、将所述定位块和压板转动至完全露出所述限位孔，然后将所述工件的头部座插入所述限位孔中；步骤b2)、转动所述定位块至其朝向所述限位孔孔口方向延伸，然后再拧紧所述紧固件以固定所述定位块和基座；步骤b3)、转动所述活塞，使其中一个所述楔角的斜楔轮廓面的根部侧面与所述定位块相抵，然后转动两个所述压板，使其分别压住所述头部座，然后拧入压紧件使其与所述头部座抵紧。

按以上技术方案，所述步骤a)中第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面的数控加工程序的具体形成方法为：在自动编程软件中，将第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面的模型编制生成所述数控加工程序，所述第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面的模型为以所述设计图纸中的形状和尺寸在三维软件中建立的理论模型，所述自动编程软件为使用三维立体模型编排生成数控加工设备可以识别的语言的计算机软件。

按以上技术方案，所述步骤d)中所测得的数据与第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面设计图纸中的尺寸比较的具体步骤为：先根据所述实际坐标值重新建立第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面的实测模型，然后分别比较重新建立的两个所述实测模型和所述以所述设计图纸中的形状和尺寸在三维软件中建立的理论模型。

按以上技术方案，所述步骤d)在cad软件中比较所述实际坐标值和第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面设计图纸中的理论坐标值。

按以上技术方案，所述步骤e)中，重新生成数控加工程序后，用重新生成的所述数控加工程序覆盖步骤a)中的所述数控加工程序。

对比现有技术，本发明的有益特点为：该活塞在cnc机床上的加工工艺，对加工数据进行模拟分析，第一楔角斜楔轮廓面和所述第二楔角斜楔轮廓面的加工轨迹可以精确的调整，该方法柔性高，适应面广；采用数据控制的加工机床，机床的加工精度高，加工参数可控，稳定性好，易于实现对加工过程的精确控制；在加工过程中分别对加工的两个斜楔轮廓面误差进行修正，实现零件的批量稳定的生产，减少了零件的报废，提高了生产的效率。

附图说明

图1为本发明实施例中活塞结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的仰视图；

图4为图1的俯视图；

图5为本发明实施例中夹具结构示意图；

图6为图5的俯视图，其中定位块未示出；

图7为本发明实施例中活塞固定到夹具上的结构示意图；

图8为图7的俯视图，其中定位块未示出；

其中：1-活塞(101-头部座、102-第一楔角(1021-第一楔角的斜楔轮廓面)、103-第二楔角(1031-第二楔角的斜楔轮廓面))、2-基座(201-限位孔)、3-定位块、4-压板、5-第一转轴、6-压紧件、7-第二转轴、8-紧固件。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参考图1至图4，本发明实施例中活塞1包括头部座101、及对称形成于所述头部座101上的第一楔角102和第二楔角103。本发明实施例活塞在cnc机床上的加工工艺用于加工活塞1上的第一楔角102的斜楔轮廓面1021和第二楔角103的斜楔轮廓面1031，第一楔角的斜楔轮廓面1021和第二楔角的斜楔轮廓面1031对称设置且形状相同。

请参考图1至图8，本发明的工艺步骤为：

步骤a)、在自动编程软件中，将第一楔角斜楔轮廓面1021和第二楔角斜楔轮廓面1031的模型编制生成数控加工程序，所述自动编程软件为使用三维立体模型编排生成数控加工设备可以识别的语言的计算机软件，所述第一楔角斜楔轮廓面1021和第二楔角斜楔轮廓面1031的模型为以设计图纸中的形状和尺寸在三维软件中建立的立体模型，然后将第一楔角斜楔轮廓面1021和第二楔角斜楔轮廓面1031的数控加工程序输入至机床的存储器内，并将加工刀具和用于装夹工件的夹具安装到机床上。

步骤b)、再将待加工的工件装夹定位至夹具上，然后确定工件的加工坐标系x，y，z的坐标原点值，并将所述坐标原点值设定为机床的坐标系中的x、y、z加工坐标原点。

步骤c)、根据步骤a)中所述的数控加工程序加工所述第一楔角斜楔轮廓面1021和所述第二楔角斜楔轮廓面1031。

步骤d)、分别测量出已加工的所述第一楔角斜楔轮廓面1021和所述第二楔角斜楔轮廓面1031的x、y、z实际坐标值，根据所述实测轮廓数据重新建立第一楔角斜楔轮廓面1021和所述第二楔角斜楔轮廓面1031的实测模型。在cad软件中比较重新建立的第一楔角102斜楔轮廓面1021和所述第二楔角103斜楔轮廓面1031的实测模型和所述以所述设计图纸中的形状和尺寸在三维软件中建立的理论模型，分别确定第一楔角102斜楔轮廓面1021和所述第二楔角103斜楔轮廓面1031在加工过程中因变形、让刀等引起的偏差的位置和偏差大小；如果对应位置的x、y、z的实际坐标值偏离设计图纸中该位置的理论数据位置则表明该处出现了加工误差；偏离的距离越大，则表明该处加工误差越厉害。

步骤e)、根据加工刀具的加工轨迹和步骤d)中所确定的偏差，分别对第一楔角102斜楔轮廓面1021和所述第二楔角103斜楔轮廓面1031的偏差进行反方向(据经验向偏差减小的方向)的修正，形成修正后的加工轨迹，所述修正后的加工刀具的加工轨迹重新生成数控加工程序，用重新生成的所述数控加工程序覆盖步骤a)中的所述数控加工程序；修正后的加工刀具的加工轨迹曲线应和与之相临的曲线连续，且互不影响，各轮廓曲线间保持相互独立。

步骤f)、根据步骤e)中的所述数控加工程序加工其他待加工的工件至合格零件，若偏差处仍有偏差，可重复步骤d)至步骤f)。

优选地，请参考图5至图8，所述步骤b)中所述的夹具包括用于容纳所述头部座101的基座2、设于所述基座2上并与第一楔角102根部配合的定位块3和对称设于所述基座2上用于压住所述头部座101的两个压板4，所述基座2上开设有与所述活塞的头部座101配合的限位孔201，各所述压板4分别通过第一转轴5与所述基座2可转动连接，所述第一转轴5的轴线与所述限位孔201的轴线平行，每个所述压板4上分别设置有一贯穿压板4并用于抵紧头部座101的压紧件6，所述压紧件6为螺纹件，所述压板4上开设有与所述限位孔201的轴线平行并与所述压紧件6配合的螺纹孔，所述定位块3通过第二转轴7与所述基座2连接，所述第二转轴7的轴线与所述限位孔201的轴线垂直，所述定位块3能转动至与第一楔角102根部相抵并通过紧固件8与所述基座2固定。所述步骤b)中根据夹具固定的头部座101的位置确定工件的加工坐标系，根据夹具的限位孔201用于固定头部座101的轴线，限位孔201轴线坐标和头部座101的轴线是一致的。定位块3为保证加工时活塞的斜楔轮廓面1021和1031在加工中保持位置固定不变。

优选地，请参考图7至图8，所述步骤b)中将待加工的工件装夹定位至所述机床的夹具上的具体步骤为：步骤b1)、将所述定位块3和压板4转动至完全露出所述限位孔201，然后将所述头部座101插入所述限位孔201中；步骤b2)、转动所述定位块3至其朝向所述限位孔201孔口方向延伸，然后再拧紧所述紧固件8以固定所述定位块3和基座2；步骤b3)、转动所述活塞1，使第一楔角102的斜楔轮廓面1021的根部侧面与所述定位块3相抵，然后转动两个所述压板4，使压板4分别压住所述头部座101，然后拧入压紧件6使其与所述头部座101抵紧。

请参考图7，本发明实施例中，将待加工的工件装夹到夹具上后，第一楔角102位于第二楔角103的正上方。第一楔角102的斜楔轮廓面1021和第二楔角103的斜楔轮廓面1031形状相同是指该两个斜楔轮廓面的轮廓形状的数学方程相同(请参考图2，所述数学方程为分段函数：

x和y是工件加工轨迹在坐标系的两个坐标轴的变量，其它字母都为常数)，且第一楔角102的斜楔轮廓面1021和第二楔角103的斜楔轮廓面1031在同一个平面内。

本发明实施例中，编制修正偏差后的数控加工程序时，分别根据第一楔角102的斜楔轮廓面1021和第二楔角103的斜楔轮廓面1031的实测数据进行调整减小偏差后，把程序进行修改后得到一个新的加工程序。由于第一楔角102的斜楔轮廓面1021和第二楔角103的斜楔轮廓面1031是分两次加工的，第一楔角102的斜楔面1021和第二楔角103的斜楔面1031分别相对于轴线的实际尺寸会有不同。不同的差值主要来自工件结构、刀具刚性、切削刃口的位置不同、加工变形等，零件的个体原因除外。第一楔角102的斜楔轮廓面1021和第二楔角103的斜楔轮廓面1031实际尺寸不同的差值不可超出零件的加工要求。第一楔角102的斜楔轮廓面1021和第二楔角103的斜楔轮廓面1031的差值出现最大的位置可以通过数学方程在加工轨迹图上表示出来，修改后的加工轨迹就可以减小第一楔角102的斜楔轮廓面1021和第二楔角103的斜楔轮廓面1031的差值，修改后的加工轨迹可以编制成第一楔角102的斜楔轮廓面1021和第二楔角103的斜楔轮廓面1031的修正后的加工程序。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属的技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。