基于NX的大型十字万向接轴法兰叉头的数控加工技术研究

0 引言

　　随着轧钢设备朝着大型化、连续作业化和高速化方向发展，对轧机主机的安全过载保护要求越来越高，对轧机主传动用十字万向传动轴要求也越高。其中SWC型十字万向接轴关建零件法兰叉头采用整体式结构，由于其型腔曲面为复杂空间曲面，其制造水平的高低直接影响到整个十字万向接轴质量。长期以来其型腔曲面完全依赖铸造成型，由于毛坯曲面不规范和铸件变形，装配后影响十字包转动，传统的解决方法是：先对产品进行试装，对影响装配和转动的部位做记号后凭经验上机床加工，修完后再装配，若达不到要求重新上机床修型，这样不仅费时费力，且零件强度也无保证。运用NX CAM技术在数控机床上对铸件复杂曲面进行检查及修型，巳成功地用于多台1450轧机项目的十字万向接轴制造。

1 CAD建模

　　1.1 法兰叉头结构特点及工艺分析

　　SWC型法兰叉头结构如图1所示，工件毛坯为铸件ZG42CrMo，法兰盘直径D=Φ550mm，轴承孔直径d=Φ255N6mm，型腔曲面相对于法兰盘中D中心线、轴承孔Φd中心为对称结构，型腔由两段R圆弧，且弧面呈30°、17°包络，包络的弧面与两侧45°斜面相交，腔底为7°斜面。该产品使用倾角大15°相互运动件容易产生干涉，由于铸造时涨箱、重要尺寸产生较大误差等原因的影响，致使实际铸造叉头可能存在与相关件严重干涉（铸造时重要尺寸偏差比图纸给出的偏差大）或者重要部位的强度减弱（铸造时重要尺寸偏差比图纸给出的偏差小）的问题，从而对产品的生产和质量造成严重影响。

    图1 SWC型法兰叉头

　　制造难点分析：

　　1)由于铸造实际尺寸与设计尺寸差距很大，有的部位多达8-10mm，有些部位又有缺漏，因此确立合理的工步是该型腔曲面捡查及加工的关键。

　　2)法兰叉头铸造毛坯零件加工余量不均匀，在加工中材料去除量较大，因此提高加工效率是一个难点。

　　3)法兰叉头的型腔面一次走刀中去掉的金属体积较大，必须考虑刀具寿命，减少停机换刀时间。因此选择合适的刀具参数，使用合理的切削用量尤为重要。

    4)法兰叉头加工是在三坐标数控镗床上加工自由曲面，加工质量和效率对加上程序要求高。

　　1.2 建立数字模型

　　将设计提供的利用三维CAD技术及先进的有限元分析软件优化后的三维模型stp文件导入到NX4中，在NX4建模模块中将法兰叉头曲面分成A、B、A面（如图2、图3所示）。

    图2 法兰叉头曲面的分割

    图3 法兰叉头三维模型