1 引言

　　陶瓷刀片具有優(yōu)良的切削性能涎拉，在機械加工領域得到廣泛應用晾咪。目前國內(nèi)大多采用仿形磨削工藝對燒結(jié)后的陶瓷刀片進行磨削成形加工涎才。該工藝的缺點是加工精度較低鞋既，生產(chǎn)柔性不足。筆者根據(jù)田新生等所著《陶瓷刀片周邊磨削專用數(shù)控系統(tǒng)》提出的陶瓷刀片磨削專用數(shù)控系統(tǒng)及適用刀片形狀耍铜，結(jié)合國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展和市場狀況邑闺，提出在車銑中心的基礎上改裝數(shù)控砂帶磨床，利用FANUC-0TC數(shù)控系統(tǒng)的極坐標插補功能實現(xiàn)高效率、低成本的陶瓷刀片成形磨削加工检吆。

　　2 車銑中心與FANUC-OTC數(shù)控系統(tǒng)

　　全功能型數(shù)控車床配備了FANUC或SIEMENS等數(shù)控系統(tǒng)和多工位轉(zhuǎn)塔刀架，可完成圓柱面程储、圓錐面蹭沛、螺紋等多種表面的數(shù)控加工。由于軸類零件經(jīng)常是齒輪等零件的承載體章鲤，因此其上往往有鍵槽摊灭、螺旋槽、非圓截面等結(jié)構(gòu)败徊，在車床上難以加工帚呼。若在數(shù)控系統(tǒng)中增加極坐標插補功能，機床主軸增加C軸控制功能侣豌，配備可驅(qū)動銑刀的動力刀架皮向，即可將數(shù)控車床擴展為車銑中心。由于車銑中心具有良好的加工柔性和經(jīng)濟性幼浩，近年來發(fā)展很快盘荸。筆者曾使用過日本W(wǎng)ASINO公司生產(chǎn)的LJ-1OMC車銑中心(配備FANUC-OTC數(shù)控系統(tǒng))，此類機床一次裝夾工件即可完成軸類零件幾乎所有結(jié)構(gòu)的加工软健，而加工成本并未顯著增加售检。因此，目前許多車床用數(shù)控系統(tǒng)實際是為車銑中心開發(fā)的祸榨，如FANUC-OTC數(shù)控系統(tǒng)最多可控制Z彤擒、X、C垢雨、Y四個軸(Y軸很少使用)锯叮，最多可聯(lián)動控制X、C辐践、Z三個軸腥例，其簡化型FANUC-OTD是目前國內(nèi)廣泛使用的數(shù)控車床用數(shù)控系統(tǒng)。

　　3 砂帶磨削工藝特點

　　砂帶磨削具有許多其它磨削加工方式所不具備的優(yōu)勢：①磨削效率高達96%酝润，是所有磨削加工方式中最高的燎竖；②磨削比高(比砂輪磨削高10倍以上)；③可實現(xiàn)磨削要销、研磨构回、拋光等多重加工效果，加工精度高疏咐，表面質(zhì)量好纤掸；④磨削力和磨削振動較小，機床、磨頭結(jié)構(gòu)及加工工藝簡單借跪，加工成本低政己。使用砂輪進行數(shù)控磨削時，需對砂輪進行修整和補償(與在數(shù)控車床上進行“刀補”類似)掏愁，這就需要在數(shù)控機床上設置昂貴的電子對刀測頭歇由，對機床精度也提出了更高要求。而采用砂帶磨削工藝只需事先精確測定磨頭上接觸輪的位置果港，設計好砂帶厚度桌懊，使用時定期更換砂帶即可實現(xiàn)加工。

　　目前工業(yè)發(fā)達國家采用砂帶磨削已占磨削加工總量的30%左右潘谴。所用砂帶品種繁多英嬉、規(guī)格各異，幾乎可適用于所有材料的加工哆沽。雖然砂帶磨削工藝在國內(nèi)尚未普及份肠，但已形成了一定水平的砂帶生產(chǎn)能力；清華大學贬嚷、重慶大學等高校與一些機床廠合作研制了多種砂帶磨削機床番产，具備了較強的砂帶磨頭研制能力。由于陶瓷刀片的生產(chǎn)量大面廣魁济，因此用砂帶磨削工藝取代砂輪磨削工藝加工陶瓷刀片具有良好的經(jīng)濟逞翰、技術(shù)效益。

　　4 陶瓷刀片數(shù)控砂帶磨床設計方案

　　設計思路：用仿形磨床夾具替代車銑中心所用三爪卡盤孙已，使其與主軸相連并受主軸控制吝都。將車銑中心的轉(zhuǎn)塔刀架更換為砂帶磨頭，即可實現(xiàn)陶瓷刀片型線的成形磨削加工淋袖。

　　由于陶瓷刀片型線較簡單(由直線鸿市、圓弧相切組成)，利用FANUC-OTC數(shù)控系統(tǒng)具有的一個可選功能——啟動/關閉極坐標插補功能(G112/G113)即可實現(xiàn)X即碗、C軸聯(lián)動焰情，并按極坐標方式加工出直線和圓弧兩種基本曲線(如右圖所示)。FANUC-OTC數(shù)控系統(tǒng)的C軸最小分度值為0.001°剥懒，機床主軸電機編碼盤每轉(zhuǎn)可發(fā)出100余萬次脈沖内舟，因此其極坐標加工精度完全可滿足陶瓷刀片型線的加工要求。數(shù)控加工涉及C軸控制初橘，逼近時需在軸線圓周方向上確定一個作為C軸定位基準及加工始點的C軸零點验游。加工開始前，將陶瓷刀片毛坯裝夾在位于C軸零位的夾具上保檐，一旦X耕蝉、C軸“歸零”，即表示毛坯安裝到位。加工時垒在，機床主軸電機帶動工件轉(zhuǎn)動蒜魄，X軸伺服電機驅(qū)動砂帶磨頭進給，通過兩軸聯(lián)動依次加工出各段直線和圓弧愚贩，最終形成陶瓷刀片型線盯辅。

　　本設計方案具有較高的技術(shù)可靠性和相對較低的加工成本，其實現(xiàn)也并不困難酒管。加工所用全功能型數(shù)控車床對于國內(nèi)數(shù)控機床廠已屬成熟產(chǎn)品驱宴；FANUC-OTC是FANUC公司的名牌產(chǎn)品任咨，以高性能拌艳、高可靠性著稱，在國內(nèi)應用廣泛簇友；G112/G113(啟動/關閉極坐標插補)是該系統(tǒng)提供的可選功能橙樟，技術(shù)可靠性具有充分保證。由于陶瓷刀片型線較簡單肠豺，加工編程量不大沸稻，采用手工編程也可完成。根據(jù)陶瓷刀片型線的加工特點俐粪，砂帶磨頭所饺、接觸輪等結(jié)構(gòu)設計簡單，制造容易褪秀。這種數(shù)控砂帶磨床加工柔性好蓄诽，只需要改變加工程序而勿需更換砂帶磨頭和砂帶即可適應多種規(guī)格陶瓷刀片的加工。當砂帶寬度大于陶瓷刀片厚度時媒吗，甚至不需要Z軸即可完成加工仑氛。除以上優(yōu)點外，該數(shù)控砂帶磨床還可用于硬質(zhì)合金刀片的數(shù)控磨削加工闸英。

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