简单的球阀壳体设计方案

    1.刀具的设计

　　为了便于刀具进出工件内腔，刀头的尺寸不宜过大。为此，设计了一个活动刀头。这种刀头不仅要解决刀具进出工件的问题，而且在频繁的装拆过程中，必须确保刀具的位置精度。车刀的装配见图2。刀杆材料选用45钢（热处理至HRC40-45）。车刀采用中心钻改制而成。刀头的槽孔和刀杆的槽均采用数控线切割加工而成，采用过渡配合，并用螺钉在一端固定，以保证刀具在X方向窜动最小。

　　2.球阀壳体内表面加工方案

　　壳体零件的内表面加工可以采取车削、铣削、磨削等多种方法。为了加工图1所示的球阀壳体，此前曾采用成形铣刀分别对球体的两个内表面进行铣削加工，但加工精度未能达到要求。因此，该零件的加工被列为校内科研课题进行攻关。

　　通过分析，加工该零件内表面最理想的方法是采用车削加工。由于用普通车床手动车削很难保证球面的尺寸精度和表面质量，造成与其它零件配合时，难以实现良好的面接触，因此必须采用数控车削，以保证加工精度。

　　由于该阀体的内表面近似于一个封闭球体，加工时刀具进出很不方便。如采用普通镬刀加工，由于刀杆悬伸长度超过了75mm，因此很难保证其刚性。因此，合理设计刀具是实现加工的关键步骤。

　　3刀尖圆弧半径的误差补偿

　　在实际加工中，所用刀尖都有一个半径不大的圆弧。而在数控车削编程中，为了方便起见，通常将刀尖看作一个点.在对刀时，一般是以车刀的假想刀尖作为刀位点，因此，在车削加工时，由于假想刀尖与实际刀具切削点的运动轨迹不一致，如果不采取补偿措施，就可能产生加工误差。虽然在切削端面、内径和外径时不会产生误差，但在切削锥面和圆弧时会产生少切或过切。

　　为了消除车刀刀尖圆角引起的加工误差，首先要知道刀尖圆角半径的大小。用刀具测量仪对刀尖进行测量的结果为R0.21mm

　　加工所用车床的数控系统为FanucOI-Mate，具有刀尖圆弧半径补偿功能，因此可用刀具半径补偿指令（G41，C42）进行刀尖圆角半径补偿。按照刀具路径前进方向，刀具位于工件右侧，因此应采用G42刀补指令。刀具补偿与假想刀尖相对于刀尖圆角中心的方位有关（共有8种方位），确定相关参数后，先用试切法确定车刀在X轴和Z轴的位置，并输人补偿值，然后输人刀尖圆弧半径R和假想刀尖方位代码T

　　只要按照定好的位置将刀具置位，即可进行加工。切削完毕后，通过直径φ28的孔拆下刀头，沿Z轴移走刀杆（X方向不动），然后拆下工件，装上新零件后，再将刀杆置位，装上刀头，即可继续加工。

　　检测结果表明，用该方法加工出的球阀壳体零件的尺寸精度和表面质量完全合格。

　　为球阀壳体的大批量加工而设计的活动刀头既保证了加工精度（同心度），又便于装拆（装拆时间仅需20多秒），而通过对刀尖圆弧半径的误差补偿，有效保证了圆弧面半径尺寸的加土精度。这种加工方法适合大多数有拆卸孔的球阀壳体内表面加工。

　　在实际生产中，球阀壳体零件的内球面由于位置特殊，加工难度较大，尤其对于加工精度要求较高的零件，为了保证加工质量，就必须制定合理的加工工艺，并设计专用夹具和刀具。本文以球阀壳体的加工为例，介绍一种简单、实用的内球表面车削加工方法及其刀具设计。