一种用于大余量铸件毛坯的摆线加工方法与流程

1.本发明涉及机械零件的加工技术领域，具体是一种用于大余量铸件毛坯的摆线加工方法。


背景技术：

2.机床是用来制造机器零件的设备通称为金属切削机床，简称机床。机床本身 质量的优劣，直接影响所造机器的质量。衡量一台机床的质量是多方面的，但主要是要求工 艺性好，系列化、通用化、标准化程度高，结构简单，重量轻，工作可靠，生产率高等，其中摆 线机床利用刀具和工件同向旋转的复合运动,实现了在圆柱面上完成对称平面的切削,具 有很高的生产效率.以内摆线形成原理,机床车削平面的原理进行了分析,从数学上推导了 机床车削的复合运动轨迹,同时对车方机床的车削质量进行了分析和讨论,为机械加工的 选择提供了一定的参考。
3.现有技术中，存在问题如下：现有的在机加工毛坯中，铸造毛坯占据较大的比例，为保证铸件的内部质量，部分浇冒口处于后续机加工部位，通过切割碳刨等方式处理后，加工面上的切割残留常常高低不平，余量差异较大，使用常规的数控切削方式加工易形成大量空刀，且切削过程中刀具与工件的冲击明显，造成刀具损耗,因此在数控加工中，如何平稳高效地加工这种大余量不均匀毛坯成为一项的难点。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于大余量铸件毛坯的摆线加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明的技术方案是：一种用于大余量铸件毛坯的摆线加工方法，所述铸件进行基准面确定，确定铸件表面的毛坯余量厚度，根据毛坯余量刀具以螺旋摆线方式进刀，其中刀具通过顺铣方式对毛坯铣削，铣刀切入工件毛坯时，由刀尖切入铸件毛坯，刀尖切入铸件毛坯时的剪切力明显小于切削刃中段切入铸件毛坯的方式，切削时的冲击负载也比较小。
6.优选的，所述的一种用于大余量铸件毛坯的摆线加工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据铸件的加工基准面的外形，并确定铸件毛坯余量的厚度s；步骤2：根据铸件基准面确定大余量不均匀毛坯的基本构成；步骤3：根据毛坯余量的厚度s确定轴向削切层数d；步骤4：设置刀具摆线加工数据参数，包括刀具的高度h、刀具摆线圆直径r、刀具摆线的进步距离x和刀具轴向削切层数d；步骤5：根据步骤4中加工数据参数确定刀具进刀的高度、刀具螺旋直径、刀具移动轨迹和刀具切深，生成刀具进刀刀轨；步骤6：根据刀具轴向削切层数d确定刀具的轴向削切次数，
步骤7：刀具根据步骤5中的进刀刀轨进行移动，并对铸件的毛坯进行铣削的工作；步骤8：刀具根据步骤6中的轴向削切次数对铸件毛坯进行深度铣削；步骤9：刀具根据步骤5、步骤6和步骤7铣削后，添加退刀刀轨，同上述轴向每层刀轨一起形成完整的加工刀轨。
7.优选的，所述铸件基准面根据三种大余量不均匀毛坯状态分别定义为平面类、圆环类和槽类，其中圆环类不只限定为圆形空腔，其他形状的封闭空腔也包含在此类型中。
8.优选的，所述平面类铸件铣削加工过程中，刀具在起始进刀铣削时，由内向外呈螺旋状移动，直到刀具移动到具摆线圆直径r的移动轨迹上，刀具沿着具摆线圆直径r的轨迹进行铣削工作，刀具沿着摆线圆直径r的轨迹进行铣削工作的同时根据进步距离x沿着铸件基准面进行移动，直到一层毛坯余料铣削完成，之后按照上述进行下一层毛坯余料的铣削工作。
9.优选的，所述圆环类铸件铣削加工过程中，刀具在起始进刀铣削时，刀具移动到具摆线圆直径r的移动轨迹上，刀具沿着具摆线圆直径r的轨迹进行铣削工作，然后刀具沿着圆环类铸件内侧的基准面按照进步距离x进行环形的移动，直到一层毛坯余料铣削完成，之后按照上述进行下一层毛坯余料的铣削工作。
10.优选的，所述槽类铸件铣削加工过程中，刀具在起始进刀铣削时，刀具移动到具摆线圆直径r的移动轨迹上，刀具沿着具摆线圆直径r的轨迹对槽类铸件内侧毛坯余料进行铣削工作，然后刀具沿着槽类铸件内侧的基准面以进步距离x进行环形的移动，直到一层毛坯余料铣削完成，之后按照上述进行下一层毛坯余料的铣削工作。
11.优选的，所述铣刀切入工件位置的不同外在的表现为刀具的切削宽度不同，切削宽度与刀具直径之间的关系为2/3（0.67）
‑
4/5（0.8）（切削宽度/刀具直径）。
12.优选的，所述刀具进刀点开始，沿顺时针方向，按照进步距离x，依次做摆线圆同新的偏置曲线相切。
13.本发明通过改进在此提供一种用于大余量铸件毛坯的摆线加工方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：其一：本发明能够确定刀具路径，以圆形移动沿直线、圆或部件边缘的方向摆动，将毛坯工件中要切除部分的材料沿垂直于刀具摆动的方向分成均匀厚度的切削层，在刀具摆动的过程中逐层切除，避免了毛坯不均匀引起切削力的较大波动造成加工过程中的振动和刀具的损耗；其二：本发明在同等切削深度下采用顺铣切削方式，以平行于部件边缘逐层切削，减小切削深度逐层切削以减小加工空行程；其三本发明的摆线加工切削力相对稳定、排屑顺畅、冷却充分，具有良好的切削条件，利用摆线加工大切深高转速的特点，在加工大余量不均匀毛坯时，往往比传统的切削方式具有更高的材料去除率，且刀具损耗明显降低。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:图1是本发明的铣刀削切图；图2是本发明的平面类铸件加工图；
图3是本发明的圆环类铸件加工图；图4是本发明的槽类铸件加工图。
15.具体实施方式
16.下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.本发明通过改进在此提供一种用于大余量铸件毛坯的摆线加工方法，本发明的技术方案是：如图1所示，一种用于大余量铸件毛坯的摆线加工方法，所述铸件进行基准面确定，确定铸件表面的毛坯余量厚度，根据毛坯余量刀具以螺旋摆线方式进刀，其中刀具通过顺铣方式对毛坯铣削，铣刀切入工件毛坯时，由刀尖切入铸件毛坯，刀尖切入铸件毛坯时的剪切力明显小于切削刃中段切入铸件毛坯的方式，切削时的冲击负载也比较小。
18.该方法中，铣刀的刀尖切入铸件毛坯，铣刀的前角组合相同的情况下，铣刀切入铸件毛坯的不同外在的表现为刀具的切削宽度不同，同时每次切入铸件毛坯的冲击负载较小，不容易形成明显的振动，同时刀具和铸件毛坯之间的接触时间短，从而降低刀具的损耗。
19.所述的一种用于大余量铸件毛坯的摆线加工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据铸件的加工基准面的外形，并确定铸件毛坯余量的厚度s；步骤2：根据铸件基准面确定大余量不均匀毛坯的基本构成；步骤3：根据毛坯余量的厚度s确定轴向削切层数d；步骤4：设置刀具摆线加工数据参数，包括刀具的高度h、刀具摆线圆直径r、刀具摆线的进步距离x和刀具轴向削切层数d；步骤5：根据步骤4中加工数据参数确定刀具进刀的高度、刀具螺旋直径、刀具移动轨迹和刀具切深，生成刀具进刀刀轨；步骤6：根据刀具轴向削切层数d确定刀具的轴向削切次数，步骤7：刀具根据步骤5中的进刀刀轨进行移动，并对铸件的毛坯进行铣削的工作；步骤8：刀具根据步骤6中的轴向削切次数对铸件毛坯进行深度铣削；步骤9：刀具根据步骤5、步骤6和步骤7铣削后，添加退刀刀轨，同上述轴向每层刀轨一起形成完整的加工刀轨。
20.该发明能够确定刀具路径，以圆形移动沿直线、圆或部件边缘的方向摆动，将毛坯工件中要切除部分的材料沿垂直于刀具摆动的方向分成均匀厚度的切削层，在刀具摆动的过程中逐层切除，避免了毛坯不均匀引起切削力的较大波动造成加工过程中的振动和刀具的损耗。
21.所述铸件基准面根据三种大余量不均匀毛坯状态分别定义为平面类、圆环类和槽类，其中圆环类不只限定为圆形空腔，其他形状的封闭空腔也包含在此类型中。
22.本发明对常见的不同形态的大余量不均匀铸件毛坯进行分类，能够快速的对铸件
类型进行确定，这种加工表面的不均匀余量多为铸件浇冒口的切割残留，为后续分析方便。
23.如图2所示，所述平面类铸件铣削加工过程中，刀具在起始进刀铣削时，由内向外呈螺旋状移动，直到刀具移动到具摆线圆直径r的移动轨迹上，刀具沿着具摆线圆直径r的轨迹进行铣削工作，刀具沿着摆线圆直径r的轨迹进行铣削工作的同时根据进步距离x沿着铸件基准面进行移动，直到一层毛坯余料铣削完成，之后按照上述进行下一层毛坯余料的铣削工作。
24.平面类铸件通过以上步骤进行快速进行铣削的工作，能够对铸件上的毛坯余量进行铣削，同时按照上述方法能够减少刀具的磨损，提高铸件的铣削效率。
25.如图3所示，所述圆环类铸件铣削加工过程中，刀具在起始进刀铣削时，刀具移动到具摆线圆直径r的移动轨迹上，刀具沿着具摆线圆直径r的轨迹进行铣削工作，然后刀具沿着圆环类铸件内侧的基准面按照进步距离x进行环形的移动，直到一层毛坯余料铣削完成，之后按照上述进行下一层毛坯余料的铣削工作。
26.由于圆环类铸件外形的限制，通过以上的摆线加工编程生成的刀具路径，能够对铸件内侧的毛坯进行铣削，使铣刀能够沿着圆环类铸件内边缘的方向摆动，将毛坯工件中要切除部分的材料沿垂直于刀具摆动的方向分成均匀厚度的切削层，刀具摆动的过程中逐层切除，避免了毛坯不均匀引起切图削力的较大波动，造成加工过程中的振动和刀具的损耗。
27.如图4所示，所述槽类铸件铣削加工过程中，刀具在起始进刀铣削时，刀具移动到具摆线圆直径r的移动轨迹上，刀具沿着具摆线圆直径r的轨迹对槽类铸件内侧毛坯余料进行铣削工作，然后刀具沿着槽类铸件内侧的基准面以进步距离x进行环形的移动，直到一层毛坯余料铣削完成，之后按照上述进行下一层毛坯余料的铣削工作。
28.通过以上的摆线加工编程生成的刀具路径，能够对铸件内侧的毛坯进行铣削，使铣刀能够沿着槽类铸件的凹槽内边缘的方向摆动，将毛坯工件中要切除部分的材料沿垂直于刀具摆动的方向分成均匀厚度的切削层，刀具摆动的过程中逐层切除，避免了毛坯不均匀引起切图削力的较大波动，造成加工过程中的振动和刀具的损耗.所述铣刀切入工件位置的不同外在的表现为刀具的切削宽度不同，切削宽度与刀具直径之间的关系为2/3（0.67）
‑
4/5（0.8）（切削宽度/刀具直径）。
29.刀尖切入工件时的剪切力明显小于切削刃中段切入工件的方式，切削时的冲击负载也比较小，同时，在铣刀的前角组合相同的情况下，铣刀切入工件位置的不同外在的表现为刀具的切削宽度不同，切削宽度与刀具直径之间的关系为2/3（0.67）
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4/5（0.8）（切削宽度/刀具直径），而在加工拐角等情况时就不容易出现刀具与工件之间包角过大的情况，减少切削宽度，从而降低冲击负载。
30.所述刀具进刀点开始，沿顺时针方向，按照进步距离x，依次做摆线圆同新的偏置曲线相切。
31.铣刀的每一次切入，切削刃都要经受到的冲击负载较小，这种冲击负载不会超过刀具承受的限度，刀片不容易出现破损。
32.工作原理：根据铸件的基准面形状确定使用平面类、圆环类和槽类的摆线削切方法，之后在使用的时候，根据铸件的加工基准面的外形，并确定铸件毛坯余量的厚度s，然后根据铸件基准面确定大余量不均匀毛坯的基本构成，再根据毛坯余量的厚度s确定轴向削
切层数d，之后设置刀具摆线加工数据参数，包括刀具的高度h、刀具摆线圆直径r、刀具摆线的进步距离x和刀具轴向削切层数d，根据上述的数据h、r和d，确定加工数据参数确定刀具进刀的高度、刀具螺旋直径、刀具移动轨迹和刀具切深，生成刀具进刀刀轨，根据刀具轴向削切层数d确定刀具的轴向削切次数，刀具根据上述的进刀刀轨进行移动，并对铸件的毛坯进行铣削的工作，刀具根据步骤6中的轴向削切次数对铸件毛坯进行深度铣削；刀具根据进刀的高度、刀具螺旋直径、刀具移动轨迹和刀具切深铣削，刀具同上述轴向每层刀轨一起形成完整的加工轨迹，最后对铸件的毛坯铣削完成后，进行退刀工作。
33.上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。