45°圆型胶模型腔的数控加工工艺研究

雷立勇田德

【摘要】本文介绍了45毅圆型胶模型腔的数控加工工艺，从数控程序的编制、原点坐标的设置、对刀、余量

控制、精度控制、切削参数的选则等方面一一做了叙述。

【关键词】45毅胶圈阴模阳模

中图分类号：TG659文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2018）08-076-02

圆型密封圈断面为圆型，其结构极其简单，有自密封作用，且密封性能可靠。其本身及安装部位都极其简单，在规定的温度、压力、以及不同的液体和气体介质中，于静止或运动状态下起密封作用，且在耐油、酸碱、化学侵蚀、磨等环境能依然起到良好密封、减震作用。它是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件，广泛应用于众多机械行业如机床、航空航天设备、汽车、船舶、冶金机械、化工机械、建筑机械、工程机械、以及各类仪器仪表上。目前，市场上圆型密封圈的加工方式多数采用180°阴阳模压制成型，阴阳模具之间存在间隙或误差，定位精度不高，容易在压制时因为错模而使胶圈错位，出现较大毛边，同时一个模具每次只能加工一个密封圈，对胶料造成浪费，生产效率比较低。为了克服上述困难，可采用45°阴阳模进行压制（如图一、图二），而45°阴阳模的主要加工难点在于45°内外锥面上的凹型腔的加工，下面主要介绍了45°内外锥面上的凹型腔的数控加工工艺及数控程序（FANUC系统），从子程序、宏程序粗精加工的编制、原点坐标的设置、余量控制、精度控制、切削参数的选则等方面做了详细叙述，并已经过验证，取得了很好的效果。

一、数控加工程序的编制，以图三所示为例

1.粗加工-半精加工

粗加工-半精加工参数设置（图四：红色粗实线为型腔轮廓）

注：

①L1（#4）=粗车吃刀量*粗车次数+半精车吃刀量*半精车次数

此处，半精车只有一次，因此L1（#4）=粗车吃刀量*粗车次数+半精车吃刀量

②#1为直径量，其余变量均为半径量

(1)主程序的编制

O1……………………………………………………………（程序号）

T0101

M03S50

#1=53.27…………………………(中径:阳模为正数，阴模为负数)

#2=2.995…………………………………………………（型腔半径）

#3=2.75…………………………………………………（刀具半径）

#5=0.3…………………………………………………（粗车吃刀量）

#6=0.1………………………………………………（半精车吃刀量）

#10=0………………………………………（型腔深度误差补偿值）

#7=FIX[#2/#5]……………………………………………(粗车次数)

#4=#5*#7+#6……………………………………………（图二中L1）

G28U0

G40G00Z20.

G00X[#1+2*ROUND[#4*SIN[45]]]………………(X向进刀到点C)

G00Z5.

G01Z[[#4-#3]*SIN[45]]F2……………………(Z向进刀到点C)

M98P2L[#7]…………………………………(调用粗加工子程序)

G01X[#1+2*ROUND[#6*SIN[45]]]Z[[#6-#3]*SIN[45]]F0.1

………………………………………………(进刀到点D)

M98P3………………………………………(调用半精加工子程序)

G00X[#1+2*ROUND[#4*SIN[45]]]Z[[#4-#3]*SIN[45]]F0.1

………………………………………………(退刀到点C)

G00Z100

M30

(2)粗加工子程序的编制

O2……………………………………………………………（程序号）

G01U-[2*ROUND[#5*SIN[45]]]W-[#5*SIN[45]]F0.1(进刀到点1)

G42G01U-[2*ROUND[#2*SIN[45]]]W[#2*SIN[45]]F0.08

………………………………………………(进刀到点2)

G02U[4*ROUND[#2*SIN[45]]]W-[2*ROUND[#2*SIN[45]]]I[#2*SIN[45]]K-[#2*SIN[45]]F0.06…………(进刀到点3)

G40G01U-[2*ROUND[#2*SIN[45]]]W[#2*SIN[45]]F2(退刀到点1)

M99

(3)半精加工子程序的编制

O3………………………………………………………………（程序号）

G01U-[2*ROUND[[#6+#10]*SIN[45]]]W-[[#6+#10]*SIN[45]]F0.1

……………………………………………………(进刀到点1)

G42G01U-[2*ROUND[#2*SIN[45]]]W[#2*SIN[45]]F0.05

……………………………………………………(进刀到点2)

G02U[4*ROUND[#2*SIN[45]]]W-[2*ROUND[#2*SIN[45]]]I[#2*SIN[45]]K-[#2*SIN[45]]F0.04……………(进刀到点3)

G40G01U-[2*ROUND[#2*SIN[45]]]W[#2*SIN[45]]F2(退刀到点1)

M99

2、精加工程序的编制

O4……………………………………………………………（程序号）

T0202

M03S100……………………(该转速与加工无关，只影响进刀速度)

#1=53.27…………………………(中径:阳模为正数，阴模为负数)

#2=2.995…………………………………………………（型腔半径）

#3=2.75……………………………………………………（刀具半径）

#11=0…………………………………………（型腔深度误差补偿值）

#9=0.05………………………………………………（图五中尺寸L2）

#8=#9+#11…………………………………………(L2的实际走刀距离)

G28U0

G40G00Z20.

G00X[#1+2*ROUND[#3*SIN[45]]]…………………(X向进刀到点A)

G00Z5.

G01Z0F2……………………………………………(Z向进刀到点A)

G01X[#1+2*ROUND[#9*SIN[45]]]Z[[#9-#3]*SIN[45]]F0.1

……………………………………………………(进刀到点E)

S4………………………………………(精加工转速)

G42G01U-[2*ROUND[#2*SIN[45]]]W[#2*SIN[45]]F0.03

……………………………………………………(进刀到点1)

G01U-[2*ROUND[#8*SIN[45]]]W-[#8*SIN[45]]F0.03(进刀到点2)

G02U[4*ROUND[#2*SIN[45]]]W-[2*ROUND[#2*SIN[45]]]I[#2*SIN[45]]K-[#2*SIN[45]]………………………(进刀到点3)

G01U[2*ROUND[#8*SIN[45]]]W[#8*SIN[45]]F0.03…(进刀到点4)

G40G01U-[2*ROUND[#2*SIN[45]]]W[#2*SIN[45]]F0.05

……………………………………………………(退刀到点E)

G00X[#1+2*ROUND[#3*SIN[45]]]Z0F2………………(退刀到点A)

G00Z100

M30

二、对刀及坐标系的设置

1、工件坐标系的零点为图中O点，Z0设在刀具与工件锥面相切时的刀具中心。

2、刀位点选择刀具圆弧的中心，图中A点

3、X轴对刀：应输入尺寸d2(d2=d1+2×r，r为刀具半径)。

4、Z轴对刀

（图十一：红色粗实线为零件轮廓，蓝色线为刀尖外形轮廓）

①MDI方式下，X向将刀具走到Xa

阳模：Xa=胶膜中径+2×r刀×0.707；

阴模：Xa=－（胶膜中径－2×r刀×0.707）；

注：Xa数据可以通过校验精加工程序得到。校验精加工程序时，单段运行G00X[#1+2*ROUND[#3*SIN[45]]](X向进刀到点A)，此时的X坐标即为Xa。

③轮方式下，Z向将刀具走到与工件锥面相切

此时，输入Z0，按“测量”键即可。

三、余量控制

1、首件粗车时，刀尖圆弧半径补偿的输入值=刀具半径+精加工余量

通过改变“刀尖圆弧半径补偿值”来调整精加工余量。

2、首件精车时，通过改变刀尖圆弧半径补偿的输入值，来调整精加工尺寸，直至加工出合格尺寸的产品。

四、精度控制

1、粗车

①中径控制

粗车3～4刀后，测量中径，在磨耗中进行补偿。

阳模：X向补偿值（中径理论值－中径实际值）

Z向补偿值大小为X的一半，正负号的确定（如实际中径大了，则为正数；如实际中径小了，则为负数）。

阴模：X向补偿值（中径实际值－中径理论值）

Z向补偿值大小为X的一半，正负号的确定（如实际中径大了，则为负数；如实际中径小了，则为正数）。

②槽深控制

槽深误差可以通过#10进行补偿（#10=理论槽深－实际槽深）

2、精车

①中径控制

第一件分两次精车，第一次精车后测量中径，在磨耗中进行补偿。

阳模：X向补偿值（中径理论值－中径实际值）

Z向补偿值大小为X的一半，正负号的确定（如实际中径大了，则为正数；如实际中径小了，则为负数）。

阴模：X向补偿值（中径实际值－中径理论值）

Z向补偿值大小为X的一半，正负号的确定（如实际中径大了，则为负数；如实际中径小了，则为正数）。

②槽深控制

槽深误差可以通过#10进行补偿（#10=理论槽深－实际槽深）

五、切削参数（仅供参考值）

材料：45#钢热处理：HRC30～34

1、切削深度（吃刀量）

2、切削速度、进给量（高速钢刀具）

总之，此45°圆型胶模型腔的数控加工工艺方法已得到了很好验证，在加工不同规格胶模时，只需改动3～4个参数即可，操作方便，无论在生产效率上，还是产品质量上都有了较大的进步，并且能为其它不同角度的圆锥面上加工型腔起到了一定启发作用，具备一定普遍性，值得推广。

参考文献：

1.数控车床编程与操作刘蔡保主编石伟副主编化学工业出版社

2.数控车工入门与提高李兴贵主编化学工业出版社