數(shù)控車削加工工藝問(wèn)題的探討

發(fā)布日期：2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽：1738

                                                                                                   作者：謝騏 
 引言

     理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣的合格工件，同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮。數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動(dòng)化設(shè)備，它的效率高于普通機(jī)床的2～3倍，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的這一特點(diǎn)，必須在編程之前對(duì)工件進(jìn)行工藝分析，根據(jù)具體條件，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的工藝方案。數(shù)控加工工藝考慮不周是影響數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及加工成本的重要因素。本文從生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，探討和總結(jié)一些數(shù)控車削過(guò)程中的工藝問(wèn)題。

1 數(shù)控加工工序的劃分

      在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序比較集中，一次裝夾應(yīng)盡可能完成全部工序，常用的工序劃分原則有以下兩種。

保證精度原則

數(shù)控加工具有工序集中的條件，粗、精加工常在一次裝夾中完成，以保證零件的加工精度，當(dāng)熱變形和切削力變形對(duì)零件的加工精度影響較大時(shí)，應(yīng)將粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行。

提高生產(chǎn)效率的原則

數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，應(yīng)將需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來(lái)加工其它部位。同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個(gè)部位時(shí)，應(yīng)以最短的路線到達(dá)各加工部位。

實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)控加工常按刀具或加工表面劃分工序。

2 車刀刀位點(diǎn)的選擇

      數(shù)控加工中，數(shù)控程序應(yīng)描述出刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。在數(shù)控車削中，工件表面的形成取決于運(yùn)動(dòng)著的刀刃包絡(luò)線的位置和形狀，但在程序編制中，只需描述刀具系統(tǒng)上某一選定點(diǎn)的軌跡即可。刀具的刀位點(diǎn)即為在程序編制時(shí)，刀具上所選擇的代表刀具所在位置的點(diǎn)，程序所描述的加工軌跡即為該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

在數(shù)控車削中，從理論上講可選擇刀具上任意一點(diǎn)作為刀位點(diǎn)，但為了方便編程和保證加工精度，刀位點(diǎn)的選擇有一定的要求和技巧。在數(shù)控加工中，刀位點(diǎn)的選擇一般遵循以下規(guī)則：立銑刀應(yīng)是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)：球頭銑刀是球頭的球心：鉆頭應(yīng)是鉆尖：車刀應(yīng)是假想刀尖或刀尖圓弧中心，刀具刀位點(diǎn)在選擇時(shí)應(yīng)注意：

·選擇刀具上能夠直接測(cè)量的點(diǎn)，刀位點(diǎn)與刀具長(zhǎng)度預(yù)調(diào)時(shí)的測(cè)定點(diǎn)應(yīng)盡量一致；
·在可能的情況下，刀位點(diǎn)應(yīng)直接與精度要求較高的尺寸或難于測(cè)量的尺寸發(fā)生聯(lián)系；
·所選擇的刀位點(diǎn)能使刀具極限位置直接體現(xiàn)于程序的運(yùn)動(dòng)指令中；
·編程人員應(yīng)有習(xí)慣性的刀位點(diǎn)選擇方法，不宜多變；
·所選定的刀位點(diǎn)，在刀具調(diào)整圖中應(yīng)以圖形標(biāo)示。

如圖1所示端槽刀，采用刀具預(yù)調(diào)儀對(duì)刀時(shí)，測(cè)量P1點(diǎn)比測(cè)量P2點(diǎn)方便，所以選擇P1為刀位點(diǎn)比P2好，但若刀具位置的調(diào)整和補(bǔ)償是以試切法確定，而且環(huán)槽小圓的加工精度高于大圓精度，則選擇P2為刀位點(diǎn)比P1好。
                                                                                      
                                                                                   圖1 端槽刀刀位點(diǎn)的選擇

   3 分層切削時(shí)刀具的終止位置

         當(dāng)某外圓表面的加工余量較多需分層多次走刀切削時(shí)，從第二刀開(kāi)始要注意防止走刀至終點(diǎn)時(shí)背吃刀量的突增。如圖2所示，設(shè)以90°主偏角的刀具分層車削外圓，合理的安排應(yīng)是每一刀的切削終點(diǎn)依次提前一小段距離e(e=0.05)。如果e=0，即每一刀都終止在同一軸向位置上，車刀主切削刃就可能受到瞬時(shí)的重負(fù)荷沖擊。如分層切削時(shí)的終止位置作出層層遞退的安排，有利于延長(zhǎng)粗加工刀具的使用壽命。
                                                                               
                                                                              圖2 分層切削時(shí)刀具的終止位置

4 “讓刀”時(shí)刀補(bǔ)值的確定

       對(duì)于薄壁工件，尤其是難切削材料的薄壁工件，切削時(shí)“讓刀”現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致所車削工件尺寸發(fā)生變化，一般是外圓變大，內(nèi)孔變小。“讓刀”主要是由工件加工時(shí)的彈性變形引起，“讓刀”程度與切削時(shí)的背吃刀量密切相關(guān)。采用“等背吃刀深度法”，用刀補(bǔ)值作小范圍調(diào)整，以減少“讓刀”對(duì)加工精度的影響。如圖3所示，設(shè)欲加工的外圓尺寸為A，雙面余量為2t。試切削時(shí)，取t值的一半作為切削時(shí)的背吃刀量，試切削在該表面的全長(zhǎng)上進(jìn)行，試切削后，程序安排停車，測(cè)量該外圓尺寸是否等于A+t，按出現(xiàn)的誤差大小調(diào)整刀具的刀補(bǔ)值，然后繼續(xù)運(yùn)行程序，完成精加工走刀。由于精加工過(guò)程與試切削過(guò)程采用相同的背吃刀量和同樣的切削速度和進(jìn)給速度，切削抗力相同，工件相應(yīng)的彈性變形相同，所輸入的刀補(bǔ)值剛好能抵消“讓刀”所產(chǎn)生的變形，保證車削工件的尺寸精度。
                                                                                 圖3 等背吃刀量試切法

5 車削時(shí)的斷屑問(wèn)題

        數(shù)控車削是自動(dòng)化加工，如果刀具的斷屑性能太差，將嚴(yán)重妨礙加工的正常進(jìn)行。為解決這一問(wèn)題，首先應(yīng)盡量提高刀具本身的斷屑性能，其次應(yīng)合理選擇刀具的切削用量，避免產(chǎn)生妨礙加工正常進(jìn)行的條帶形切屑。數(shù)控車削中，最理想的切屑是長(zhǎng)度為50～150mm，直徑不大的螺卷狀切屑，或?qū)毸吻行�，它們能有�?guī)律地沿一定方向排除，便于收集和清除。如果斷屑不理想，必要時(shí)可在程序中安排暫停，強(qiáng)迫斷屑：還可以使用斷屑臺(tái)來(lái)加強(qiáng)斷屑效果。使用上壓式的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片時(shí)，可用壓板同時(shí)將斷屑臺(tái)和刀片一起壓緊：車內(nèi)孔時(shí)，則可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。

6 可轉(zhuǎn)位刀具刀片形狀的選擇

      與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅需要?jiǎng)傂院谩⒕雀�，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好：同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來(lái)滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片。

數(shù)控車削中廣泛采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，它是提高數(shù)控加工生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段�？赊D(zhuǎn)位車刀刀片種類繁多，使用最廣的是菱形刀片，其次是三角形刀片、圓形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形銳角不同有80°、55°和35°三類。

80°菱形刀片刀尖角大小適中，刀片既有較好的強(qiáng)度、散熱性和耐用度，又能裝配成主偏角略大于90°的刀具，用于端面、外圓、內(nèi)孔、臺(tái)階的加工。同時(shí)，這種刀片的可夾固性好，可用刀片底面及非切削位置上的80°刀尖角的相鄰兩側(cè)面定位，定位方式可靠，且刀尖位置精度僅與刀片本身的外形尺寸精度相關(guān)，轉(zhuǎn)位精度較高，適合數(shù)控車削。

35°菱形刀片因其刀尖角小，干涉現(xiàn)象少，多用于車削工件的復(fù)雜型面或開(kāi)挖溝槽。

7 切槽的走刀路線

       較深的槽型，在數(shù)控車床上常用切槽刀加工，如果刀寬等于要求加工的槽寬，則切槽刀一次切槽刀位，若以較窄的切槽刀加工較寬的槽型，則應(yīng)分多次切入。合理的切削路線是：先切中間，再切左右。因?yàn)榈度袃蓚?cè)的圓角半徑通常小于工件槽底和側(cè)壁的轉(zhuǎn)接圓角半徑，左右兩刀切下時(shí)，當(dāng)?shù)毒呓咏鄣�，需要各走一段圓弧。如果中間的一刀不提前切削，就不能為這兩段圓弧的走刀創(chuàng)造必要的條件。即使刀刃兩側(cè)圓角半徑與工件槽底兩側(cè)的圓角半徑一致，仍以中間先切一刀為好，因這一刀切下時(shí)，刀刃兩側(cè)的負(fù)荷是均等的，后面的兩刀，一刀是左側(cè)負(fù)荷重，一刀是右側(cè)負(fù)荷重，刀具的磨損還是均勻的。機(jī)夾式的切槽刀不宜安排橫走刀，只宜直切。

8 小結(jié)


       數(shù)控加工的程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件，數(shù)控機(jī)床受控于程序指令，加工的全過(guò)程是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行，數(shù)控加工程序不僅包括零件的工藝過(guò)程，還要包括切削用量、走刀路線、刀具尺寸以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，數(shù)控加工的工藝更加詳細(xì)，其工藝方案的好壞直接影響機(jī)床效率的發(fā)揮和零件加工質(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)特別重視。

更多相關(guān)信息