异型管数控化加工的应用工艺分析

异型管数控化加工的应用工艺分析

潘志国

（国营芜湖机械厂，241000）

摘要：应用数控技术，是将零件进行特殊加工的一种应用技术。它有专有的优点，可以根据加工异型管时其运动特有的构成和实现要素，进行数控化加工的应用研究。利用伺服电动机直接控制主动滚轮和从动滚轮的旋转，改变数控化加工的运行方式，将直线运动改变为旋转运动，从而进行异型管零件的各种加工控制。阐述数控化加工的原理、控制与实现，零件弯曲变形规律的分析，各相关因素对加工的影响，以及采取的相应措施。异型管的数控化应用加工研究，在实际应用中收到了良好的效果，更广泛的发展了数控技术，扩大了其实际中的应用范围。文中探讨了数控加工的原理及其参数的转换计算，并对异型管数控化加工提高精度的成因和工艺措施进行研究分析。

关键词：异型管；零件；应用工艺分析；数控化加工

一、零件精密度失控的分析

（一）分析使零件弯曲的受力情况

在将异型管加工为弯曲状态时，管材的宽度变化不会受到其他因素限制，但管材的厚度会因为弯曲时所受到的压力而发生变化，向宽度的方向增加，使管材的宽度超出规定尺度，异型管的最外层在受到纵切面的拉伸后，其产生的零件不足部分会由其他方面补足，如管材的宽度和厚度，由此会造成产品成品的变形。在零件弯曲时产生的作用力下，产品回因厚度失去稳定而变形，成波形翘曲。这就是零件加工失败的原因，也是使精密化仪器失控的原因。

（二）分析零件变形的运行速度

普通情况下，异型管在进行弯曲操作时，零件是装夹在主动轮的牵引槽内的，只装夹其中一端，在滚轮滚动时，零件会主动缠绕在这端的牵引槽上，产生弯曲变形，性质成塑性。这是一个产生滚压运动和使零件弯曲变形的过程，在滚压运动进行时，要求生产零件的主动滚轮和从动滚轮运行速度相同，同时因为力的作用，零件会被强制的缠在主动滚轮上，使其受到弯曲作用而产生变形，这会让零件受到各方作用产生的压力（包括内层的压缩力和外层的拉伸力），零件各个层次对压力的承受度也有所不同，这些因素综合起来会使零件的精度和质量失控。如果能通过数控化加工降低以上因素的影响，特别是在对零件弯曲变形的运作时，可以调整和控制滚轮滚动的速度，就能明显的提高零件外层的准确度和质量，使成品精密度获得极大地提升。而通过数控化实现这一加工工艺的原理是使主动滚轮和从动滚轮进行异速转动，应用的机械是伺服电动机，这种方式会比用常规方式生产出来的零件更加精密，质量更高。

二、如何改动数控化加工的车床

要想使加工出的零件更加精密准确，就要实现数控化加工车床的改动。其改动方式如下：重点改动车床的横向部，在滚珠丝杆的左边固定X向的伺服电动机，固定位置在中拖板的外端，同时将过度齿轮添加在横向的滚珠丝杆与X向伺服电动机之间，并且将从动滚轮（也称外滚轮）加装在横向滚珠丝杆的最外端，如图一所示。改动的原理是利用X向伺服电动机来带动外滚轮的运动，使其发生旋转。内滚轮的控制和改动是通过在车床拖板部的最外端增加固定Z向伺服电动机来实现的，如图二所示。操作方法是将内滚轮也就是主动滚轮与Z向伺服电动机相结合，使其控制内滚轮完成滚压运动。同时，用插接在数控系统上的Z向伺服电动机替换原来的电动机，这样就可以进行数控的滚旋压加工了。

三、数控化加工的成型原理

在数控化的加工中，ZX向的伺服电动机分别控制了内外滚轮的运动。其中零件内外圈圆周弧长的控制与内外滚轮相同。因为零件内外圆周弧的长度不同，使控制它们的滚轮转速也不同，不同速度的差异会导致内外圈的滚旋压速度不同（外圈大于内圈），使得零件的外层因压力而产生变形，这一变化是主动的，与传统的零件加工工艺相反。因此数控化加工使零件的形成承受了不同的作用力（内圈是压缩力，外圈是拉伸力），这使得零件的产品更加稳定，不会轻易变形而影响仪器的精密度。

在数控化加工时，如果先控制内滚轮运动，使零件的内圈先成型（此操作滚轮的速度要快），之后减慢内滚轮的运动速度，同时利用数控化车床的自动控制指令，使内外滚轮在滚动到零件内外圈的弧形末尾时停下，静止一段时间，可以有利于零件的成型与定型。这样会增加零件弯曲度的承受力，有效的保持其形状，防止零件成型后因各种情况而产生变形。

在进行数控化加工时，利用其先进的技术，可以对零件的各种弧长度，弯曲度随时进行调整，也可以随时改变内外滚轮的转动速度，这为零件的加工提供了更准确的参考数据，也使加工出的成品更具有准确性和实用性。

四、内滚轮半径和滚轮转速的确定

由于在进行数控化加工时，零件是缠绕在内滚轮上的，所以在加工完成后，内滚轮会与之前的设定有所差距，这会影响下次机械的使用，造成加工数据准确度的失衡，影响零件成品。内滚轮的外径由R（零件成品所要求的半径）和K（回弹系数）组成。回弹系数是零件回弹后与回弹前圆弧所对应的中心角的比值即K=α0/α，由于回弹前后圆弧有一部分长度相等，所以α(R+0.5t)=α0(R0+0.5t)由此得内滚轮半径的计算公式R内为：R内=K(R0+0.5t)-0.5t。在相同的时间内，内外滚轮转动的内外圈圆周弧长，是数控化机床加工零件定型的基本条件，其中内外滚轮转动工件的内外圈圆弧周长，即内滚轮转速n内i与外滚轮的转速n外i之间存在着以下关系：n内i：n外i=d/(d+2t)。设定数控弯曲成型时内滚轮的转速选择为n内1=8r/min，设定数控整型时内滚轮的转速依次选择为n内2=4r/min，n内3=2r/min；则可相应求得滚旋压弯曲成型时外滚轮的转速n外i，整型时外滚轮的转速分别为：n外1=8(d+2t)/d；n外2=4(d+4t)/d；n外3=2(d+2t)/d。

结语

综上所述，应用数控化技术加工异型管，可以在弯曲变形时，使零件的内外层材料承受的压力比常规加工技术更加均匀，这直接影响了零件的内外层组织结构，使其成型后更稳定，更理想，提高了应用该零件仪器的精密度，减少了零件与仪器的磨损度。与常规技术加工的零件比，使用时间有了显著的提高。由于数控化技术加工异型管时，能够随时改变车床的滚压速度，零件的受力长度，所以使零件成品更加精密，尺寸远小于工件对公差的要求。异型管质量的提升，就是对各类精密仪器精确度的保证。

参考文献

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