CN117102554A - 一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法，包括以下步骤：S1：根据制动钳爪面尺寸及大圆弧铣刀直径，在制动钳模型上绘制出大圆弧切削路径，给定主轴转速以及进给速度，编制数控加工程序；S2：建立大圆弧铣刀与制动钳爪面的切削仿真模型；S3：采取先加工制动钳爪面，再加工大圆弧爪面根部圆角的加工方法；S4：爪面切削路径设计为平行于大圆弧面的方式；S5：在制动钳成品模型上绘制二维草图代表爪面切削路径，模拟切削过程；S6：设定圆弧前，圆弧段，以及退刀3段进给速度；S7：根据铣削计算公式及机床主轴功率参数，计算每个分段点位的进给速度；S8：根据步骤S5、S6、S7编制出优化后的数控加工程序；S9：计算优化前后的加工节拍，确认效果。
Description
技术领域
本发明属于汽车零部件技术领域，涉及一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法。
背景技术
在汽车底盘零部件制动钳的设计过程中，为了满足客户对制动钳的制动性能要求，需要同时考虑制动钳的制动力及钳体爪部的刚性是否能承受制动产生的变形，钳体的爪部刚性，由爪部壁厚、爪面根部内圆角、制动钳背部强度决定。常见的内圆角设计大小有R3、R4.5、R6三种规格，为了不增加制动钳重量同时满足制动要求，通常采用大内圆角设计。随着圆角的变大，切削力矩呈几何倍数的增加，然而数控设备主轴功率有限。在加工大内圆角的制动钳爪面时，只能使用较低的进给速度进行切削，才能保证加工所需功率在主轴所能承受的范围之下。否则将导致内圆角及圆弧位置振纹严重，不满足产品要求，甚至是主轴由于切削阻力过大直接跳液压，导致停机。较低的进给速度，导致加工节拍长，加工效率低下，无法满足生产需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法，用来提升大圆弧加工的加工效率，同时保证产品的一致性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法，包括以下步骤：
S1：根据制动钳爪面尺寸及大圆弧铣刀直径，在制动钳模型上绘制出大圆弧切削路径，同时根据过往经验给定主轴转速以及进给速度，编制出制动钳爪面数控加工程序；
S2：建立大圆弧铣刀与制动钳爪面的切削仿真模型，模拟进给速度最低点大圆弧铣刀与制动钳爪面的相对位置关系；
S3：采取先加工制动钳爪面，再加工大圆弧爪面根部圆角的加工方法；
S4：爪面切削路径设计为平行于大圆弧面的方式；
S5：在制动钳成品模型上绘制二维草图代表爪面切削路径，然后在切削路径上绘制一个与刀具直径相同的圆形模拟大圆弧铣刀，缓慢拖动圆心模拟切削过程；
S6：根据大圆弧切削路径，设定圆弧前，圆弧段，以及退刀3段进给速度；
S7：根据铣削计算公式及机床主轴功率参数，计算每个爪面切削路径及大圆弧切削路径上，每个分段点位的进给速度；
S8：根据步骤S5、S6、S7编制出优化后的制动钳爪面的数控加工程序；
S9：分别计算优化前后的加工节拍，确认改进效果。
进一步的，步骤S4中，留大圆弧径向余量为毛坯设计余量，同时留0.05～0.1mm的爪部壁厚余量。
进一步的，步骤S5中，观察径向切削宽度的变化，同时将径向切削宽度显著变化的点作为数控程序的分段点，记录分段点坐标值及径向切削宽度。
进一步的，根据爪面及大圆弧加工时径向切削宽度的不同，计算并给定不同的进给速度。
本发明的有益效果在于：
本发明通过分离制动钳爪面与大圆弧根部R的加工方法，从根本上降低了切削力，设计爪面切削路径平行，保证了最终加工时切削余量基本一致，受力波动小，加工出的大圆弧面一致性好。同时结合钳体爪面在加工过程中径向切削宽度的变化，将切削路径分为多段，单独给定不同的进给速度，充分发挥机床性能，采用此方法可以使得在整个切削节拍降低百分之十以上。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为制动钳的结构示意图
图2为初始切削路径示意图；
图3为初始切削路径数控程序；
图4为初始切削路径下进给速度最低点加工零件切削部位及刀具的相对位置；
图5是本发明中的爪面切削路径；
图6是本发明中的爪面及大圆弧径向切削宽度示意图；
图7是本发明中的爪面分段点X、Y坐标及对应切削宽度；
图8是本发明中优化实例程序的优化前程序；
图9是本发明中优化实例程序的优化后程序。
附图标记：
1、制动钳；101、制动钳爪面；102、内圆角；1021、爪面根部圆角；103、大圆弧面；2、大圆弧铣刀；401、爪面切削路径起点；402、爪面切削路径终点；5、大圆弧切削路径；6、大圆弧径向余量；7、径向切削宽度。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图9，为一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法，包括以下步骤：
第一步，根据制动钳爪面101尺寸及大圆弧铣刀2直径，在制动钳1模型上绘制出大圆弧切削路径5，同时根据经验给定主轴转速以及进给速度，编制出制动钳爪面101的数控加工程序，如图1、2、3，制动钳1自带内圆角102；
第二步，建立大圆弧铣刀2与制动钳爪面101的切削仿真模型，模拟进给速度最低点大圆弧铣刀2与制动钳爪面101相对位置关系，如图4；
第三步，根据进给速度最低点制动钳爪面101的大圆弧面103及大圆弧的爪面根部圆角1021同时参与切削的特点，采取先加工制动钳爪面101的大圆弧面103，再加工大圆弧的爪面根部圆角1021的加工方法；
第四步，爪面切削路径设计为平行于大圆弧面103的方式，留大圆弧径向余量6为毛坯设计余量，同时留0.05～0.1mm的爪部壁厚余量，如图5，一侧为爪面切削路径起点401，一侧为爪面切削路径终点402；
第五步，在制动钳1成品模型上绘制二维草图代表爪面切削路径，然后在爪面切削路径上绘制一个与刀具直径相同的圆形模拟大圆弧铣刀2，缓慢拖动圆心模拟切削过程，观察径向切削宽度7的变化，如图6，同时将径向切削宽度7显著变化的点作为数控程序的分段点，记录分段点坐标值及径向切削宽度7，如图7，以便计算进给速度；
第六步，根据大圆弧切削路径5，同时结合爪面余量仅为0.05-0.1，大圆弧根部余量一致的切削条件，只需设定圆弧前，圆弧段，以及退刀3段进给速度；
第七步，根据铣削计算公式及机床主轴功率参数，计算每个爪面切削路径及大圆弧切削路径5上，每个分段点位的进给速度，
其中Pmot为主轴功率，Q为金属去除率，kc单位切削力(N/mm2)，η为机床效率系数(0.7-0.9)，ap切削深度，单位(mm)，ae径向切削宽度7，单位(mm)，vf进给速度，单位(m/min)，n为转速单位(rpm)；
第八步，根据步骤五、六、七编制出优化后的制动钳1爪面数控加工程序，如图8、9；
第九步，分别计算优化前后的加工节拍，确认改进效果。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据制动钳爪面(101)尺寸及大圆弧铣刀(2)直径，在制动钳(1)模型上绘制出大圆弧切削路径(5)，同时根据过往经验给定主轴转速以及进给速度，编制出制动钳爪面(101)数控加工程序；
S2：建立大圆弧铣刀(2)与制动钳爪面(101)的切削仿真模型，模拟进给速度最低点大圆弧铣刀(201)与制动钳爪面(101)相对位置关系；
S3：采取先加工制动钳爪面(101)的大圆弧面(103)，再加工大圆弧的爪面根部圆角(1021)的加工方法；
S4：爪面切削路径设计为平行于大圆弧面(103)的方式；
S5：在制动钳(1)成品模型上绘制二维草图代表爪面切削路径，然后在切削路径上绘制一个与刀具直径相同的圆形模拟大圆弧铣刀(2)，缓慢拖动圆心模拟切削过程；
S6：根据大圆弧切削路径(5)，设定圆弧前，圆弧段，以及退刀3段进给速度；
S7：根据铣削计算公式及机床主轴功率参数，计算每个爪面切削路径及大圆弧切削路径(5)上，每个分段点位的进给速度；
S8：根据步骤S5、S6、S7编制出优化后的制动钳爪面(101)的数控加工程序；
S9：分别计算优化前后的加工节拍，确认改进效果。
2.根据权利要求1所述的一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法，其特征在于：步骤S4中，留大圆弧径向余量(6)为毛坯设计余量，同时留0.05～0.1mm的爪部壁厚余量。
3.根据权利要求1所述的一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法，其特征在于：步骤S5中，观察径向切削宽度(7)的变化，同时将径向切削宽度(7)显著变化的点作为数控程序的分段点，记录分段点坐标值及径向切削宽度(7)。
4.根据权利要求3所述的一种大内圆角设计制动钳爪面加工方法，其特征在于：根据爪面及大圆弧加工时径向切削宽度(7)的不同，计算并给定不同的进给速度。
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