專利名稱：一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法。
背景技術(shù)：
曲軸是發(fā)動機(jī)中的關(guān)鍵零件之一，由于它形狀復(fù)雜、剛性差、加工余量大、質(zhì)量分 布不平衡，要求的加工精度又高，所以曲軸是發(fā)動機(jī)中最難加工的工件之一。目前，曲軸軸 頸加工主要有三種工藝，即車削工藝、銑削工藝、車?yán)に嚒Ｍㄟ^研究證明銑削工藝是提高 曲軸加工精度和生產(chǎn)效率等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的重要手段，是曲軸傳統(tǒng)加工工藝的重大突破和 變革。曲軸銑削工藝分為內(nèi)銑和外銑兩種。研究表明外銑比內(nèi)銑振動大；對于鍛鋼曲軸， 內(nèi)銑比外銑更容易斷屑。曲軸內(nèi)銑分為工件轉(zhuǎn)動進(jìn)給和工件不動兩種型式。由于曲軸本身 形狀復(fù)雜，固有的剛性差，加之在加工中又要進(jìn)行轉(zhuǎn)動進(jìn)給，就進(jìn)一步減弱了曲軸的剛性。 如果在加工中工件固定不動，就可以消除因轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的間隙，便于采用中心架卡持工件，可 以提高零件的支承剛度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)曲軸連桿頸內(nèi)銑輪廓精度低，編程簡單復(fù)雜，效率低下的問題， 本發(fā)明提出一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案為一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法，其特征在于該方 法包括如下步驟(l)根據(jù)需求設(shè)計出曲軸連桿頸的內(nèi)銑加工軌跡曲線；(2)設(shè)置刀具半徑 及刀具加工參數(shù)；(3)根據(jù)所設(shè)計的加工軌跡曲線計算加工用刀具軌跡坐標(biāo)；(4)根據(jù)所述 的刀具軌跡坐標(biāo)生成相應(yīng)的加工代碼及宏指令；(5)調(diào)用執(zhí)行宏指令，可對曲軸連桿頸平 衡塊內(nèi)壁、凸緣和軸頸進(jìn)行內(nèi)銑加工。 對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)是加工軌跡曲線生成前需要判斷連桿頸軸頸銑削 是順時針銑削還是逆時針銑削。 對上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步改進(jìn)是加工軌跡曲線生成前需要判斷連桿頸軸頸銑 削切入和切出軌跡是否需要過渡圓弧。 對上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步改進(jìn)是在根據(jù)加工軌跡曲線計算曲軸連桿頸內(nèi)銑加 工的刀具軌跡坐標(biāo)的步驟前還包括判斷是否需要設(shè)置工件坐標(biāo)系原點(diǎn)；若需要設(shè)置工件 坐標(biāo)系原點(diǎn)，則以連桿頸中心為加工用工件坐標(biāo)系原點(diǎn)。 對上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步改進(jìn)是在根據(jù)加工軌跡曲線計算曲軸連桿頸內(nèi)銑加 工的刀具軌跡坐標(biāo)的步驟前還包括判斷是否需要補(bǔ)償加工，若需要補(bǔ)償加工，則導(dǎo)入補(bǔ)償 數(shù)據(jù)對所設(shè)計的連桿頸內(nèi)銑加工軌跡曲線進(jìn)行補(bǔ)償處理。 對上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步改進(jìn)是所述的刀具加工參數(shù)包括刀盤半徑、連桿頸 半徑、曲柄半徑、切入長度1、切入長度2、空切入長度、切入長度1進(jìn)給速度、切入長度2進(jìn) 給速度、整圓切削速度、切入角度、補(bǔ)償號。 本方法的有益效果在于可以提高曲軸連桿頸內(nèi)銑輪廓精度，且編程簡單，效率高。


圖1為連桿頸順銑循環(huán)刀盤運(yùn)動軌跡；
圖2為連桿頸逆銑循環(huán)刀盤運(yùn)動軌跡；
圖3為相位偏差補(bǔ)償計算。
具體實(shí)施例方式
—種曲軸連桿頸內(nèi)銑加工方法，可控制內(nèi)銑加工設(shè)備的刀具對曲軸連桿頸進(jìn)行內(nèi) 銑加工，該方法包括如下步驟根據(jù)需求設(shè)計出曲軸連桿頸的內(nèi)銑加工軌跡曲線；設(shè)置刀 具半徑及刀具加工參數(shù)；根據(jù)所設(shè)計的加工軌跡曲線計算加工用刀具軌跡坐標(biāo)；根據(jù)所述 的刀具軌跡坐標(biāo)生成相應(yīng)的加工代碼及宏指令；調(diào)用執(zhí)行宏指令，可對曲軸連桿頸平衡塊 內(nèi)壁、凸緣和軸頸進(jìn)行內(nèi)銑加工。 相對于現(xiàn)有技術(shù)，在連桿頸軸頸內(nèi)銑開始與結(jié)束處，引入過渡圓弧，調(diào)整拐角角 度，有效地去除拐角誤差，從而提高曲軸連桿頸內(nèi)銑輪廓精度，且能滿足曲軸連桿頸平衡塊 內(nèi)壁、凸緣和軸頸內(nèi)銑加工要求。 相對于現(xiàn)有技術(shù)中單一的順銑或逆銑，在連桿頸軸頸內(nèi)銑加工時，左右刀盤分別 應(yīng)用順銑和逆銑，減小加工過程的受力變形。 相對于現(xiàn)有技術(shù)，重新設(shè)置工件坐標(biāo)系，以連桿頸中心為編程軌跡坐標(biāo)原點(diǎn)，使得 數(shù)控編程計算得到簡化。 所述的加工軌跡包含兩種模式順銑加工軌跡和逆銑加工軌跡。
曲軸連桿頸順銑加工軌跡如圖1所示。循環(huán)開始與循環(huán)結(jié)束刀盤中心和主軸頸中
心重合，均在0點(diǎn)。E點(diǎn)為連桿頸中心。OC二GH，為總的切入長度，線段GH是OC繞E點(diǎn)逆
時針旋轉(zhuǎn)a角而得。過渡圓弧的引入使得拐角角度接近180。，從而盡量減小拐角誤差。
刀盤中心走刀軌跡設(shè)計為 1)直線空程切入0F。 2)平衡塊內(nèi)壁加工切入長度直線切入段FA。
3)凸緣加工切入長度直線切入段AB。
4)軸頸切入過渡圓弧BC (圓弧半徑為EC)。 5)以E點(diǎn)為圓心、C為起點(diǎn)和終點(diǎn)的順時針整圓，完成軸頸的圓周銑削。
6)軸頸切出過渡圓弧CD (圓弧半徑為EC)
7)直線退回D0。 為了平衡切削力，左右刀盤將分別采用順銑和逆銑。因此還設(shè)計了曲軸連桿頸逆 銑加工循環(huán)刀盤運(yùn)動軌跡，如圖2所示。循環(huán)開始與循環(huán)結(jié)束刀盤中心和主軸頸中心重合， 均在0點(diǎn)。E點(diǎn)為連桿頸中心。OC二GH，為總的切入長度，線段GH是OC繞E點(diǎn)順時針旋轉(zhuǎn)
a角而得。刀盤中心走刀軌跡設(shè)計為
1)直線空程切入0F。 2)平衡塊內(nèi)壁加工切入長度直線切入段FA。
3)凸緣加工切入長度直線切入段AB。
4)軸頸切入過渡圓弧BC(圓弧半徑為EC)。
4






































5) 以E點(diǎn)為圓心、C為起點(diǎn)和終點(diǎn)的逆時針整圓，完成軸頸的圓周銑削。
6) 軸頸切出過渡圓弧CD(圓弧半徑為EC)
7) 直線退回D0。 所述的刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)包括 曲柄半徑補(bǔ)償#100 = #[#7+2200]; 連桿頸直徑補(bǔ)償#101 = #[#7+2000]; 相位偏差量=ATAN(I相位偏差補(bǔ)償值|/曲柄半徑) 相位補(bǔ)償?shù)堆a(bǔ)輸入值#102 = #[#7+2400]
#130 = ABS[#102]
#131 = ATAN[#130]/[#19]
如果#102 < 0，相位角#132 = #3-#131 ;如果#102 > = 0，相位角#132 = #3+#131 。 所述的加工用工件坐標(biāo)系以連桿頸中心E點(diǎn)為原點(diǎn)，如圖6和圖7所示。 下面以順銑為例說明刀具軌跡坐標(biāo)計算。偏轉(zhuǎn)角a取5° ，BH長度取O. 5mm。
1) 0點(diǎn)坐標(biāo)
切入角度=相位角=#132
0E長度=曲柄半徑#103 = #19+#100
2) 0點(diǎn)X向坐標(biāo)#104 = #103*C0S[#132+180] 0點(diǎn)Y向坐標(biāo)#105 = #103*SIN[#132+180]
3) F點(diǎn)坐標(biāo) EF線段長度二 F點(diǎn)X向坐標(biāo) F點(diǎn)Y向坐標(biāo)
4) A點(diǎn)坐標(biāo) EA線段長度二 A點(diǎn)X向坐標(biāo) A點(diǎn)Y向坐標(biāo)
5) B點(diǎn)坐標(biāo) EB線段長度二 B點(diǎn)X向坐標(biāo) B點(diǎn)Y向坐標(biāo)
6) C點(diǎn)坐標(biāo) EC線段長度二 C點(diǎn)X向坐標(biāo) C點(diǎn)Y向坐標(biāo)
7) D點(diǎn)坐標(biāo) ED線段長度二 D點(diǎn)X向坐標(biāo) D點(diǎn)Y向坐標(biāo)
GE-GF :#106 = #103-#8 :#107 = #106*C0S[#132+180+5] :#108 = #106*SIN[#132+180+5]
刀盤半徑_連桿頸半徑_切入長度2 :#109 :#110 = #109*C0S[#132+5] :#111 = #109*SIN[#132+5]
EA+#2-0. 5 :#112 = #109+#2-0. 5 :#113 = #112*C0S[#132+5] :#114 = #112*SIN[#132+5]
#18-#17-#101/2-#2
刀盤半徑-連桿頸半徑#115 :#116 = #115*C0S[#132] :#117 = #115*SIN[#132]
EB :#112
:#118 = #112*C0S[#132-5] :#119 = #112*SIN[#132]
#18-#17-#101/2
8)圓心矢量CE














圓心矢量CE在X向的分量#120 = #115*C0S [#132+180] 圓心矢量CE在Y向的分量#121 = #115*SIN[#132+180] 所述的刀具軌跡坐標(biāo)生成相應(yīng)的加工代碼，以順銑為例說明如下
09010 ;
N10 #100 = #[#7+2200];曲柄半徑補(bǔ)償
N20 #101 = #[#7+2000];連桿頸直徑補(bǔ)償
N30 #102 = #[#7+2400];相位補(bǔ)償
N40 #130 = ABS[#102]
N50 #131 = ATAN[#130]/[#19]
N60 IF[#102LT0]G0T0 90
N70 #132 = #3+#131 ;相位角
N80 GOTO 100
N90 #132 = #3-#131 ;相位角
;0點(diǎn)X坐標(biāo) ;0點(diǎn)Y坐標(biāo)
;F點(diǎn)X坐標(biāo) ;F點(diǎn)Y坐標(biāo)
N100 #103 = #19+#100 ;OE長度 N110 #104 = #103*C0S[#132+180] N120 #105 = #103*SIN[#132+180] N130 #106 = #103-#8 ;EF長度 N140 #107 = #106*C0S[#132+185] N150 #108 = #106*SIN[#132+185] N160 #109 = #18-#17-#2-#101/2 ;EA長度 N170 #110 = #109*C0S [#132+5] ;A點(diǎn)X坐標(biāo) N180 #111 = #109*SIN[#132+5] ;A點(diǎn)Y坐標(biāo) N190 #112 = #2-0. 5+#109 ;EB長度 N200 #113 = #112*C0S [#132+5] ;B點(diǎn)X坐標(biāo) N210 #114 = #112*SIN[#132+5] ;B點(diǎn)Y坐標(biāo) N220 #115 = #18-#17-#101/2 ;EC長度 N230 #116 = #115*C0S[#132] ;C點(diǎn)X坐標(biāo) N240 #117 = #115*SIN[#132] ;C點(diǎn)Y坐標(biāo) N250 #118 = #112*C0S [#132-5] ;D點(diǎn)X坐標(biāo) N260 #119 = #112*SIN[#132-5] ;D點(diǎn)Y坐標(biāo) N270 #120 = #115*C0S[#132+180];圓心矢j N280 #121 = #115*SIN[#132+180];圓心矢〗 N290 G91 G28 XO YO ;X和Y回參考點(diǎn) N300 G92 X#104 Y#105 ;設(shè)E點(diǎn)為工件坐標(biāo)系原點(diǎn) N310 G90 G94 G01 X#107 Y#108 F1000 ;從0點(diǎn)到F點(diǎn) N320 G01 X#110 Y#lll Fft4;從F點(diǎn)到A點(diǎn) N330 G01 X#113 Y#114 Fft5;從A點(diǎn)到B點(diǎn) N340 G17 G02 X#116 Y#117 R#115 FS6;從B點(diǎn)到C點(diǎn) N350 G02 I#120 J#121 ;以C點(diǎn)為起點(diǎn)和終點(diǎn)，以E點(diǎn)為圓心的整圓
CE在X向的分j CE在Y向的分j
N360 G02 X#118 Y#119 R#115 ;從C點(diǎn)到D點(diǎn) N370 G91 G28 X0 YO ;從D點(diǎn)到0點(diǎn) N380 G92 XO YO ;設(shè)0點(diǎn)為工件坐標(biāo)系原點(diǎn) N390 M99 所述的宏指令調(diào)用格式如下 G102 Rr Qq Ss Aa Bb Ee Ii Jj Kk Cc Dd ;順銑 G103 Rr Qq Ss Aa Bb Ee Ii Jj Kk Cc Dd ;逆f先 R = #18 :刀盤半徑(mm) Q = #17 :連桿頸半徑(mm) S = #19 :曲柄半徑(mm) A = #1 :平衡塊內(nèi)壁加工切入長度(ram) B = #2 :凸緣加工切入長度(mm) E = #8 :空切入長度(mm) I = #4 :平衡塊內(nèi)壁加工進(jìn)給速度(mm/min) J = #5 :凸緣加工進(jìn)給速度(mm/min) K = #6 :軸頸銑削速度(mm/min) 0 = #3:切入角度(度) D = #7 :補(bǔ)償號 所述的刀具加工參數(shù)，如前述宏指令調(diào)用格式所示，包括刀盤半徑、連桿頸半徑、 曲柄半徑、平衡塊內(nèi)壁加工切入長度、凸緣加工切入長度、空切入長度、平衡塊內(nèi)壁加工進(jìn) 給速度、凸緣加工進(jìn)給速度、軸頸銑削速度、切入角度、補(bǔ)償號。 現(xiàn)以某4缸發(fā)動機(jī)第4連桿頸內(nèi)銑為例說明宏指令的調(diào)用，調(diào)用前需確定的加工 參數(shù)包括 刀盤半徑=105mm 連桿頸半徑二 29mm 曲柄半徑=51隱 平衡塊內(nèi)壁加工切入長度=101. 5mm(平衡塊內(nèi)壁加工) 凸緣加工切入長度=6mm(凸緣加工) 空切入長度二19. 5mm 平衡塊內(nèi)壁加工進(jìn)給速度=680mm/min 凸緣加工進(jìn)給速度=225mm/min 軸頸銑削速度=2000mm/min 切入角度=270度 補(bǔ)償號=4 具體的宏指令調(diào)用如下 G102 R105 Q29 S51 A101. 5 B6 E19. 5 1680 J225 K2000 C270 D4 ; 本方法的有益效果在于可以提高曲軸連桿頸內(nèi)銑輪廓精度，且編程簡單，效率高。
權(quán)利要求
一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)根據(jù)需求設(shè)計出曲軸連桿頸的內(nèi)銑加工軌跡曲線；(2)設(shè)置刀具半徑及刀具加工參數(shù)；(3)根據(jù)所設(shè)計的加工軌跡曲線計算加工用刀具軌跡坐標(biāo)；(4)根據(jù)所述的刀具軌跡坐標(biāo)生成相應(yīng)的加工代碼及宏指令；(5)調(diào)用執(zhí)行宏指令，可對曲軸連桿頸平衡塊內(nèi)壁、凸緣和軸頸進(jìn)行內(nèi)銑加工。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法，其特征在于加工軌 跡曲線生成前需要判斷連桿頸軸頸銑削是順時針銑削還是逆時針銑削。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法，其特征在于加工軌 跡曲線生成前需要判斷連桿頸軸頸銑削切入和切出軌跡是否需要過渡圓弧。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法，其特征在于在根據(jù) 加工軌跡曲線計算曲軸連桿頸內(nèi)銑加工的刀具軌跡坐標(biāo)的步驟前還包括判斷是否需要設(shè) 置工件坐標(biāo)系原點(diǎn)；若需要設(shè)置工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，則以連桿頸中心為加工用工件坐標(biāo)系原 點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法，其特征在于在根據(jù) 加工軌跡曲線計算曲軸連桿頸內(nèi)銑加工的刀具軌跡坐標(biāo)的步驟前還包括判斷是否需要補(bǔ) 償加工，若需要補(bǔ)償加工，則導(dǎo)入補(bǔ)償數(shù)據(jù)對所設(shè)計的連桿頸內(nèi)銑加工軌跡曲線進(jìn)行補(bǔ)償 處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法，其特征在于所述的 刀具加工參數(shù)包括刀盤半徑、連桿頸半徑、曲柄半徑、切入長度1、切入長度2、空切入長度、 切入長度1進(jìn)給速度、切入長度2進(jìn)給速度、整圓切削速度、切入角度、補(bǔ)償號。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種曲軸固定式連桿頸內(nèi)銑加工方法，該方法包括如下步驟(1)根據(jù)需求設(shè)計出曲軸連桿頸的內(nèi)銑加工軌跡曲線；(2)設(shè)置刀具半徑及刀具加工參數(shù)；(3)根據(jù)所設(shè)計的加工軌跡曲線計算加工用刀具軌跡坐標(biāo)；(4)根據(jù)所述的刀具軌跡坐標(biāo)生成相應(yīng)的加工代碼及宏指令；(5)調(diào)用執(zhí)行宏指令，可對曲軸連桿頸平衡塊內(nèi)壁、凸緣和軸頸進(jìn)行內(nèi)銑加工。本方法的有益效果在于可以提高曲軸連桿頸內(nèi)銑輪廓精度，且編程簡單，效率高。
文檔編號G05B19/18GK101718975SQ20091027290
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者羅敏 申請人:湖北汽車工業(yè)學(xué)院