调节阀多级节流阀杆的数控车床加工研究分析

    近年来，数控技术发展十分迅速，数控机床应用和普及的范围也越来越广泛，在机械制造业中得到了大量的应用。它能多坐标联动而且容易实现许多普通机床难以完成或无法加工的曲线和曲面。我公司生产的多级节流调节阀因其工作稳定、调节性能好在市场上有极大的占有率，但其多级节流阀杆形线复杂，加工难度大。如果使用车床带数显的单板机进行加工。其程序使用二进制数字码编写，过程繁琐，工作量大，容易出错。无法直接对加工参数进行数字化修改和设置。但是采用数控车床编程能快速、合理的编制出工件加工程序从而达到零件高精度的要求。本文以CK0620数控机床（操作系统采用双8031为主控单元的两坐标机床数控系统）为例说明多级节流阀杆编程步骤。

一、程序计算

    阀杆（图1）的节流形线数据见表1。

表1 调节阀阀杆多级节流形线数据      mm

    注：H-行程。

    为了编制程序的方便和简捷，使用增量坐标编量值。刀具运动的正方向是刀具和工件距离增大的程。U值是沿X轴的增量值，W值是沿Z轴的增方向。经（表1）整理计算求得数控车床加工行进坐标值（表2）。

表2 加工坐标

    注：U值形线坐标计算方法是从末项开始X值两两相减后取绝对值乘以2。再经过圆整及后期的调整得到U的直径值。同理，W值也是从末项开始Z值两两相减后取绝对值。经过圆整及后期的调整后得到W值。但（表2）两两相对坐标值的取值变动不宜过大。以保证加工后形线表面光滑。

二、程序编写

    多级节流阀杆中形线都是相同的，但第一级的圆弧过渡与后面二、三级略有不同，需单独写出，而二、三级反复加工的形线可用程序循环指令来编写；其指令的书写格式为：

    G22 LXXXX
    …
    G80

    注：

    （1）程序循环指令从G22指令以下一段程序开始执行，到G80以上一段程序为止结束一次循环，然后再返回G22以下一段程序执行。
    （2）循环次数用L表示，L后四位数（0~9999）表示循环次数。如果L0000则程序跳过循环内容，向下执行；L0002表示执行2次循环内容，以此类推。

    以增量尺寸编程，程序开始处设在第一级节流圆弧R20处，下刀点距R20圆弧开始X、Z坐标相距各5mm。

    编制程序如下：

    N010 G00 U-10 （U向进刀）
    N020 G01 W-4.73 F30 （W向进刀）
    N030 G02 U-0.66 W-19.19 I34.76K-9.89 F30（车R20圆弧）
    N040 G01 U0.62 W-1 F30  （车节流形线开始）
    N050 G01 U0.61 W-1 F30
    N060 G01 U0.60 W-1 F30
    N070 G01 U0.60 W-1 F30
    N080 GO1 UO.S0 W-1 F30
    N090 G01 U0.48 W-1 F30
    N100 G01 U0.43 W-1 F30
    N110 G0l U0.38 W-1 F30
    N120 G01 U0.35 W-1 F30
    N130 G01 U0.32 W-1 F30
    N140 G01 U0.29 W-1 F30
    N150 G01 U0.27 W-1 F30
    N160 G01 U0.25 W-1 F30
    N170 G01 U0.23 W-1 F30
    N180 G01 U0.22 W-1 F30
    N190 G01 U0.20 W-1 F30
    N200 G01 U0.19 W-1 F30
    N210 G01 U0.18 W-1 F30
    N220 G01 U0.16 W-1 F30
    N230 G01 U0.15 W-1 F30
    N240 G01 UO.14 W-1 F30
    N250 GO1 U0.13 W-1 F30
    N260 G01 U0.12 W-1 F30
    N270 G01 U0.11 W-1 F30
    N280 G01 U0.11 W-1 F30
    N290 G01 U0.10 W-1 F30
    N300 G01 U0.13 W-2 F30
    N310 GO1 U0.13 W-2 F30
    N320 G01 U0.11 W-2 F30
    N330 G01 U0.09 W-2 F30
    N340 G01 U0.07 W-2 F30
    N350 GO1 U0.06 W-2 F30
    N360 C01 U0.03 W-2.08 F30 （节流形线结束）
    N370 G22 L0002 （循环二次开始）
    N380 G02 U-10.6 W-5.53 I4.84 K-7.63 F30 （车R8圆弧）
    N390 G02 U1.3 W-12.46 I38.6 K-5.24 F30 （车R20圆弧）
    N400 G02 U0.78 W-0.78 I9.32 K1.81 F30 （车R5圆弧）
    N410 G01 U0.72 W-1 F30 （节流形线开始）
    N420 G01 U0.65 W-1 F30
    N430 G01 U0.62 W-1 F30
    N440 O01 U0.60 W-1 F30
    N450 G01 U0.50 W-1 F30
    N460 G01 U0.48 W-1 F30
    N470 G01 U0.43 W-1 F30
    N480 G01 U0.38 W-1 F30
    N490 G01 U0.35 W-1 F30
    N500 G01 U0.32 W-1 F30
    N510 G01 U0.29 W-1 F30
    N520 G01 U0.27 W-1 F30
    N530 G01 U0.25 W-1 F30
    N540 O01 U0.23 W-1 F30
    N550 G01 U0.22 W-1 F30
    N560 G01 U0.20 W-1 F30
    N570 O01 U0.19 W-1 F30
    N580 G01 U0.18 W-1 F30
    N590 G01 U0.16 W-1 F30
    N600 G01 U0.15 W-1 F30
    N610 G01 U0.14 W-1 F30
    N620 G01 U0.13 W-1 F30
    N630 G01 U0.12 W-1 F30
    N640 G01 U0.11 W-1 F30
    N650 G01 U0.11 W-1 F30
    N660 G01 U0.10 W-1 F30
    N670 G01 U0.13 W-2 F30
    N680 G01 U0.13 W-2 F30
    N690 G01 U0.11 W-2 F30
    N700 G01 U0.09 W-2 F30
    N710 O01 U0.07 W-2 F30
    N720 G01 U0.06 W-2 F30
    N730 G01 U0.03 W-2.23 F30 （节流形线结束）
    N740 G80 （循环结束）
    …

    程序中，第二、三级节流形线采用循环指令来编写。缩短了程序长度，使其清晰可读，提高了编程速度，降低了出错的可能性，大大简化了编程过程。在程序的形线开头和结尾的数值有部分的改动，它主要是根据加工中实测的结果进行微调，达到零件的公差范围，这属于正常的调整。程序的车圆弧命令G02为逆时针铣圆弧，G03为顺时针铣圆弧，这里的方向设定与常用的FANUC、SIEMENS系统中圆弧命令中的方向相反。本程序可以反复使用，通过若干次使用程序重复地车削零件上的毛坯余量来逐渐达到图纸的要求，完成零件的粗车和精车加工。

三、结论

    采用数控车床加工调节阀多级节流阀杆可提高机床的定位精度和重复定位精度，使得同一批阀杆互换性好，加工质量稳定，而且大大地减少了人为因素的影响。当加工轨迹是曲线时，数控机床可以使进给量保持恒定，这样加工精度和表面粗糙度可以不受零件形状复杂程序的影响，从而提高了工作效率，降低了加工成本，确保调节阀在使用过程中流量特性满足设计要求。

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