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摘 要：本文着重介绍了在数控车床上加工球面配合体的方法、步骤。
关键词：球面配合体 加工准备 加工工艺分析 数控加工及检测
高技能数控人才，不仅需要掌握坚实的专业理论知识，还必须实践操作技能过硬，适应能力强，实用本领多。因此，我们设计出加工难度等级较高的球面配合体，用于日常的开拓性教学。球面配合体如图1所示。
球面配合体由两个半圆球面配合而成，其毛坯尺寸为φ45mm棒料，材料为铝合金。该工件在实际加工中存在一定的难度：装夹问题、同轴度不好保证、配合后球心难以重合、端面垂直度加工误差大，装配后端面不重合等。
笔者结合多年的教学与实际经验，对该球面配合体的加工过程和技巧总结如下。
一、加工准备
1.选择机床
这里选用的机床为FANUC 0i-Mate系统CAK6136V数控车床。
2.列出所需的工具、量具、刀具等
刀具有：93°外圆车刀、切槽切断刀、内孔车刀、内切槽刀、内螺纹刀等。要求学生认真准备，思考各刀具、量具等的作用。
二、加工工艺分析
1.工件图样分析
加工该工件主要需保证其尺寸精度、几何精度和表面粗糙度。
对于该工件尺寸的精度要求，主要通过在加工过程中的准确对刀、正确设置刀补、磨耗，以及正确制定加工工艺等措施来保证。
几何精度应重点保证工件换向掉头加工时的同轴度，应对工件进行找正，以保证工件轴线与机床主轴轴线同轴。
工件表面粗糙度要求为Ra的上限值是1.6μm，通过粗、精加工以及合理设置各工艺参数来保证。
2.编程原点的确定
根据编程原点的确定原则，件1、件2的编程原点分别取在工件的右、左端面与对应的M20螺纹段轴线相交的交点上。
3.加工方案分析
首先加工件2，以工件右端毛坯面作为装夹基准装夹工件，手动车削外圆，并与端面进行对刀。之后加工件2的左端，粗、精车外轮廓、退刀槽及外螺纹，保证外圆尺寸及公差要求，保证螺纹的各项加工精度以及各轮廓的表面粗糙度等要求。保证总长为39mm，并切断。
然后加工件1，以工件右端毛坯面作为装夹基准装夹工件，手动车削外圆，并与端面进行对刀。然后加工件1的左端，粗、精车外轮廓，保证总长为29mm，并切断。将件1换向掉头，为保证外球面的表面精度，将其以铜皮包裹起来，找正并夹紧。加工件1的右端，打中心孔、手动钻孔，手动对三把刀，即内孔车刀、内切槽刀、内螺纹刀。粗、精件1右端的内孔轮廓、内退刀槽、内螺纹，保证各项尺寸精度、几何精度和表面粗糙度。
不拆除件1，将件2与件1试配，并根据试配结果修调件1，以保证各项配合精度。将件2的外螺纹与件1的内螺纹配合，之后加工件2的右端，手动车削对刀，粗、精车右端外球面轮廓，保证各项尺寸精度和表面粗糙度，同时保证工件总长。
最后卸掉工件，去毛刺锐边并自检。
4.工件的定位、装夹及刀具的选用
加工工件两端时，均采用通用三爪自定心卡盘进行定位与装夹。工件装夹时的夹紧力要适中，既要防止工件的变形与夹伤，又要防止工件在加工过程中产生松动。工件装夹过程中，特别是换向掉头装夹，一定要仔细对工件进行找正，保证工件轴线与机床主轴轴线同轴，以减小工件的加工误差。
根据实际条件，外圆刀选用机夹式标准车刀，刀片材料选用硬质合金或涂层刀具。其余均采用硬质合金刀。
进行数控车削加工时，加工的起始点定在离工件毛坯2mm的位置。尽可能采用沿轴向切削的方式进行加工，以提高加工过程中工件与刀具的刚性。
最后根据上述工艺要求编制数控加工工序卡片、刀具卡片，确定切削用量等。
三、编制加工程序
采用复合循环G71、G73、G70指令进行轮廓编程，采用复合循环G75、G76指令进行槽、螺纹的编程。（程序略）
四、数控加工及检测
在数控车床上加工时，要求学生按照数控车床操作步骤进行操作，程序输入准确无误，对刀准确，认真操作每一步，避免撞刀，将安全第一放在首位。配合体加工的关键在于配合，在加工过程中要求学生一定要在工件不拆除的情况下及时进行试配，调整至合格。
在加工过程中，可以使用游标卡尺、外径千分尺、内径百分表、螺纹环规、R规等进行检测，若有误差，及时修调磨耗，保证各项尺寸精度。加工完毕，检查各项尺寸精度是否合格。
加工的球面配合体实物如图2所示。
五、小结
圆球配合体加工的关键是分析加工方案以及螺纹配合的试配。通过在数控机床上加工圆球配合体，学生能够对加工工艺有进一步的认识，在掌握数控理论知识的同时，能够熟练操作数控车床，进一步掌握数控程序的编制方法，从理论高度上升到实际高度，并将二者有机地结合起来。加工过程锻炼了他们发现问题和解决问题的能力，提高了其动手能力，使学生学会举一反三，培养创新意识和创新能力，以便将来能更好地满足企业对数控人才的需求。
参考文献：
[1]沈建峰.数控加工工艺编程与操作 [M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.
[2]沈建峰，朱勤惠.数控车床技能鉴定考点分析和试题集萃[M].北京：化学工业出版社，2007.
（作者单位：苏冰，洛阳轴承高级技工学校；
张勇，洛阳LYC轴承有限公司球轴承事业部精密电机厂）
关键词：球面配合体 加工准备 加工工艺分析 数控加工及检测
高技能数控人才，不仅需要掌握坚实的专业理论知识，还必须实践操作技能过硬，适应能力强，实用本领多。因此，我们设计出加工难度等级较高的球面配合体，用于日常的开拓性教学。球面配合体如图1所示。
球面配合体由两个半圆球面配合而成，其毛坯尺寸为φ45mm棒料，材料为铝合金。该工件在实际加工中存在一定的难度：装夹问题、同轴度不好保证、配合后球心难以重合、端面垂直度加工误差大，装配后端面不重合等。
笔者结合多年的教学与实际经验，对该球面配合体的加工过程和技巧总结如下。
一、加工准备
1.选择机床
这里选用的机床为FANUC 0i-Mate系统CAK6136V数控车床。
2.列出所需的工具、量具、刀具等
刀具有：93°外圆车刀、切槽切断刀、内孔车刀、内切槽刀、内螺纹刀等。要求学生认真准备，思考各刀具、量具等的作用。
二、加工工艺分析
1.工件图样分析
加工该工件主要需保证其尺寸精度、几何精度和表面粗糙度。
对于该工件尺寸的精度要求，主要通过在加工过程中的准确对刀、正确设置刀补、磨耗，以及正确制定加工工艺等措施来保证。
几何精度应重点保证工件换向掉头加工时的同轴度，应对工件进行找正，以保证工件轴线与机床主轴轴线同轴。
工件表面粗糙度要求为Ra的上限值是1.6μm，通过粗、精加工以及合理设置各工艺参数来保证。
2.编程原点的确定
根据编程原点的确定原则，件1、件2的编程原点分别取在工件的右、左端面与对应的M20螺纹段轴线相交的交点上。
3.加工方案分析
首先加工件2，以工件右端毛坯面作为装夹基准装夹工件，手动车削外圆，并与端面进行对刀。之后加工件2的左端，粗、精车外轮廓、退刀槽及外螺纹，保证外圆尺寸及公差要求，保证螺纹的各项加工精度以及各轮廓的表面粗糙度等要求。保证总长为39mm，并切断。
然后加工件1，以工件右端毛坯面作为装夹基准装夹工件，手动车削外圆，并与端面进行对刀。然后加工件1的左端，粗、精车外轮廓，保证总长为29mm，并切断。将件1换向掉头，为保证外球面的表面精度，将其以铜皮包裹起来，找正并夹紧。加工件1的右端，打中心孔、手动钻孔，手动对三把刀，即内孔车刀、内切槽刀、内螺纹刀。粗、精件1右端的内孔轮廓、内退刀槽、内螺纹，保证各项尺寸精度、几何精度和表面粗糙度。
不拆除件1，将件2与件1试配，并根据试配结果修调件1，以保证各项配合精度。将件2的外螺纹与件1的内螺纹配合，之后加工件2的右端，手动车削对刀，粗、精车右端外球面轮廓，保证各项尺寸精度和表面粗糙度，同时保证工件总长。
最后卸掉工件，去毛刺锐边并自检。
4.工件的定位、装夹及刀具的选用
加工工件两端时，均采用通用三爪自定心卡盘进行定位与装夹。工件装夹时的夹紧力要适中，既要防止工件的变形与夹伤，又要防止工件在加工过程中产生松动。工件装夹过程中，特别是换向掉头装夹，一定要仔细对工件进行找正，保证工件轴线与机床主轴轴线同轴，以减小工件的加工误差。
根据实际条件，外圆刀选用机夹式标准车刀，刀片材料选用硬质合金或涂层刀具。其余均采用硬质合金刀。
进行数控车削加工时，加工的起始点定在离工件毛坯2mm的位置。尽可能采用沿轴向切削的方式进行加工，以提高加工过程中工件与刀具的刚性。
最后根据上述工艺要求编制数控加工工序卡片、刀具卡片，确定切削用量等。
三、编制加工程序
采用复合循环G71、G73、G70指令进行轮廓编程，采用复合循环G75、G76指令进行槽、螺纹的编程。（程序略）
四、数控加工及检测
在数控车床上加工时，要求学生按照数控车床操作步骤进行操作，程序输入准确无误，对刀准确，认真操作每一步，避免撞刀，将安全第一放在首位。配合体加工的关键在于配合，在加工过程中要求学生一定要在工件不拆除的情况下及时进行试配，调整至合格。
在加工过程中，可以使用游标卡尺、外径千分尺、内径百分表、螺纹环规、R规等进行检测，若有误差，及时修调磨耗，保证各项尺寸精度。加工完毕，检查各项尺寸精度是否合格。
加工的球面配合体实物如图2所示。
五、小结
圆球配合体加工的关键是分析加工方案以及螺纹配合的试配。通过在数控机床上加工圆球配合体，学生能够对加工工艺有进一步的认识，在掌握数控理论知识的同时，能够熟练操作数控车床，进一步掌握数控程序的编制方法，从理论高度上升到实际高度，并将二者有机地结合起来。加工过程锻炼了他们发现问题和解决问题的能力，提高了其动手能力，使学生学会举一反三，培养创新意识和创新能力，以便将来能更好地满足企业对数控人才的需求。
参考文献：
[1]沈建峰.数控加工工艺编程与操作 [M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.
[2]沈建峰，朱勤惠.数控车床技能鉴定考点分析和试题集萃[M].北京：化学工业出版社，2007.
（作者单位：苏冰，洛阳轴承高级技工学校；
张勇，洛阳LYC轴承有限公司球轴承事业部精密电机厂）