核心論文刊發(fā)論當(dāng)下數(shù)控車床車削加工工藝改革

　　摘　要：在進(jìn)行數(shù)控加工時，刀具必須剛性好、精度高、尺寸穩(wěn)定、耐用度高、斷屑和排屑性能好;同時，要求安裝調(diào)整方便，來滿足數(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。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)控,車削,加工,工藝

　　數(shù)控車床車削加工，是指數(shù)控機(jī)床在內(nèi)裝的程序控制系統(tǒng)對數(shù)控車床刀具軌跡進(jìn)行控制，以提高工件加工精度。數(shù)控車削要注意刀具和工件，要保證在一個確定的坐標(biāo)系中，以實現(xiàn)程序控制系統(tǒng)，并且一定要控制好數(shù)控車削的加工工藝。

　　一、選擇加工機(jī)床

　　數(shù)控機(jī)床都有一定的使用范圍。加工機(jī)床的選擇，需要注意工件的外形尺寸、結(jié)構(gòu)、加工要求和數(shù)控機(jī)床的參數(shù)，選擇合適的機(jī)床加工。

　　二、精確控制零件圖

　　數(shù)控車削加工的素材是工件，零件圖是分析工件的重要說明書，審核零件圖時，要注意以下幾點。一是一定要有統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)和直觀的尺寸標(biāo)注。只有有了精確的尺寸，才能保證數(shù)控編程的準(zhǔn)確。二是零件圖是加工輪廓圖。一定要具備基本的幾何要求。分析輪廓圖的精度，保證零件圖的合理公差。三是數(shù)控加工工件是一個系統(tǒng)的過程，要保證每一個工藝的正確步驟和注意事項，確定關(guān)鍵質(zhì)控點。

　　三、夾具和刀具的選擇

　　在進(jìn)行夾具和刀具的選擇時，一定要先了解各種夾具和刀具的具體特點，并視具體情況選擇夾具和刀具。

　　1.工件的裝夾與定位

　　工件的定位是加工操作的第一步，工件定位直接關(guān)系到加工的精度和效率。工件定位時，首先要選擇定位基準(zhǔn)(定位基準(zhǔn)直接關(guān)系到工件的加工尺寸和精度)，主要有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種，都需要確保設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和編程遠(yuǎn)點的統(tǒng)一。設(shè)計裝夾方案時，盡量減少裝夾數(shù)量。選擇數(shù)控車削夾具是夾緊方案的重要內(nèi)容。軸類等回轉(zhuǎn)體工件，可以采用四爪單動卡盤，三爪自定心卡盤等進(jìn)行裝夾;而盤類零件，則可以有效夾裝可調(diào)卡爪式卡盤或者快速可調(diào)卡盤;要求較高的工作，除了考慮卡盤外，更多的會選擇制作專用工裝輔助加工，或考慮留余量上磨床磨削。

　　2.選擇車削刀具及切削用量確定

　　數(shù)控刀具是車削加工的主要部件，選擇刀具要綜合考慮工件、數(shù)控機(jī)床及刀具之間的適應(yīng)性，盡量選擇直徑大的刀具，這樣會增長刀具壽和提高生產(chǎn)效率。數(shù)控機(jī)床要求車削刀具材質(zhì)要達(dá)到要求，不僅指要保證刀具材質(zhì)的硬度、導(dǎo)熱性、強(qiáng)度等物理指標(biāo)，還要考慮加工刀具的經(jīng)濟(jì)性。

　　刀具的外形，要參考待加工件的輪廓圖及其精度要求，還要選擇直徑大的刀具或成型刀具，以便提升車削效率，并且延長刀具的壽命。

　　還要注意控制切削用量。這就要注重每一個工序的運行參數(shù)，進(jìn)而控制數(shù)控編程數(shù)據(jù)。在進(jìn)行數(shù)控編程時，確定好切削用量，使得切削深度(背吃刀量)、切削速度(主軸轉(zhuǎn)速)、進(jìn)給速度(進(jìn)給量)相互適應(yīng)，最大限度提升數(shù)控車削加工效率，獲得理想的表面粗糙度。

　　四、選擇車刀刀位點

　　刀位點就是在程序編制時，刀具上所選擇的代表刀具所在位置的點，程序上的加工軌跡就是該點的運動軌跡。在數(shù)控車削中，車刀的刀位點應(yīng)選擇在刀尖或圓弧刀的中心上。但為了方便編程和保證加工精度，車刀刀位點的選擇必須滿足以下幾點要求：一是刀位點一定要能直接測量，盡量保證刀位點與刀具長度預(yù)調(diào)測定點相一致;二是在刀位點與精度要求較高的尺寸或難于測量的尺寸之間建立直接的聯(lián)系;三是刀位點能在程序的運動指令中直接體現(xiàn)刀具極限位置;四是編程人員一旦選定刀位點，就不宜反復(fù)發(fā)生變化;五是在刀具調(diào)整圖中以圖形標(biāo)注選定的刀位點。

　　圖1　端槽刀刀位點的選擇

　　如圖1所示端槽刀，采用刀具預(yù)調(diào)儀對刀時，P1點比P2點測量方便，因此刀位點應(yīng)選擇P1點。如果刀具位置的調(diào)整和補(bǔ)償是以試切法確定，而且環(huán)形槽小圓的加工精度高于大圓精度，則應(yīng)該選擇P2點為刀位點。

　　五、確定分層切削刀具終止位置

　　當(dāng)工件外圓表面剩下較多的加工余量時，需分層多次走刀切削，并從第2刀起要注意防止走刀至終點時背吃刀量的突增。設(shè)以900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依次提前一小段距離e(e一般取0.05mm)，以便延長刀具的使用壽命。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在終止處受到瞬時的重負(fù)荷沖擊，造成崩刃或加速刀具磨損。

　　六、實際走刀誤差補(bǔ)值

　　因為工件在加工時的彈性變形，會產(chǎn)生走刀誤差，誤差大小與切削時的背吃刀量密切相關(guān)。薄壁工件在切削時走刀現(xiàn)象嚴(yán)重，使得所車削工件尺寸與預(yù)期的有很大差距，一般是外圓變大，內(nèi)孔變小。

　　圖2　等背吃刀量試切法

　　可使用“等背吃刀深度法”，調(diào)整小范圍刀補(bǔ)值，以減少走刀造成的精度影響。如圖2所示，比如待加工的外圓尺寸為A，雙面余量為2t。試切削時，取t值的一半作為切削時的背吃刀量，試切削在該表面的全長上進(jìn)行。試切削后，程序安排停車，測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)運行程序，完成精加工走刀。

　　七、車削斷屑問題

　　數(shù)控車削是自動化加工，如果刀具的斷屑性能太差，將影響到加工的正常進(jìn)行。要保證加工的進(jìn)行，必須提高刀具本身的斷屑性能，合理選擇刀具的切削用量，最大程度的減少妨礙加工的條帶形切屑。數(shù)控車削中，切屑長度宜控制在50～150mm，直徑不大的螺卷狀切屑，或?qū)毸吻行迹屗鼈冇幸?guī)律地沿一定方向排除。如果斷屑不理想，可在程序進(jìn)行的過程中暫停，強(qiáng)迫斷屑;或者使用斷屑臺加強(qiáng)斷屑效果。使用上壓式的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片時，可用壓板同時將斷屑臺和刀片一起壓緊;車內(nèi)孔時，則可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。

　　八、選擇可轉(zhuǎn)位刀具刀片形狀

　　在進(jìn)行數(shù)控加工時，刀具必須剛性好、精度高、尺寸穩(wěn)定、耐用度高、斷屑和排屑性能好;同時，要求安裝調(diào)整方便，來滿足數(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，因為它能提高數(shù)控加工生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。可轉(zhuǎn)位車刀刀片種類繁多，使用最廣的排列是菱形刀片>三角形刀片>圓形刀片>切槽刀片。菱形刀片的菱形銳角有800、550和350三類。800菱形刀片刀尖角大小適中，刀片強(qiáng)度、散熱性和耐用度較好，又能裝配成主偏角略大于900的刀具，用于加工端面、外圓、內(nèi)孔和臺階。同時，這種刀片的可夾固性好，可用刀片底面及非切削位置上的800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。350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)雜型面或開挖溝槽。

　　九、切槽的走刀路線

　　對于較深的槽型，數(shù)控車床上常使用切槽刀加工，若刀寬和待加工的槽寬一樣，則可使用切槽刀一次切槽到位。如果切槽刀較窄，而槽型較寬，就必須多次切入。正確的切削順序應(yīng)該是：先中間再兩邊。因為刀刃兩側(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，當(dāng)?shù)毒呓咏鄣祝枰髯咭欢螆A弧。只有先切削中間，才能為這兩段圓弧的走刀創(chuàng)造條件。就算是刀刃兩側(cè)圓角半徑跟工件槽底兩側(cè)的圓角半徑一樣，也要先在中間切一刀，以保證刀刃兩側(cè)的負(fù)荷一樣，后面的兩刀分別是左側(cè)負(fù)荷重和右側(cè)負(fù)荷重，刀具的磨損是均勻的。機(jī)夾式的切槽刀比較適合直切。

　　以上為數(shù)控車床車削加工工藝優(yōu)化的一些措施與建議，在實際加工應(yīng)用中需要不斷地結(jié)合工件、工況、刀具、設(shè)備等多方面因素綜合分析，并不斷優(yōu)化，才能得出工件質(zhì)量穩(wěn)定、加工經(jīng)濟(jì)高效的合適工藝。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]周鵬.數(shù)控車削加工工藝性分析[J].消費導(dǎo)刊:理論版,2009(1).

　　[2]李紅星.軸類工件的數(shù)控車削加工工藝[J].機(jī)械管理開發(fā),2009(10).