数控车削是数控加工中最广泛的加工方法之一, 同常规加工方法相比, 加工效率和加工精度更高,可加工出形状更为复杂的零件。要充分发挥数控机床的这一特点,须在编程之前对工件进行工艺分析, 根据具体条件, 选择经济、 合理的工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要因素。笔者现从生产实践出发,对数控车削加工中常见的工艺问题略作探讨。
1.数控加工工序的划分
在数控机床上加工零件,工序比较集中, 一次装夹应尽可能完成全部工序,常用的工序划分原则有两种:保证精度原则; 提高生产效率的原则。
2.车刀刀位点的选择
在数控加工中,刀位点的选择一般遵循以下规则:立铣刀和端铣刀的刀位点应是刀具轴线与刀具底面的交点;球头铣刀的刀位点是球头的球心;钻头的刀位点应是钻尖;车刀应是假想刀尖或刀尖圆弧中心。
在数控车削中,从理论上讲可选择刀具上任意一点作为刀位点,但为了方便编程和保证加工精度,刀位点的选择有一定的要求和技巧,因此在选择刀具刀位点时还应注意这些要求和技巧。
3.可转位刀具刀片形状的选择
数控车削中广泛采用机夹可转位刀具, 它是提高数控加工生产率, 保证产品质量的重要手段。可转位车刀刀片种类繁多, 使用最广的是菱形刀片, 其次是三角形刀片、圆形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形锐角不同有80°、 55°和35 °三类。
80 °菱形刀片有两种刀尖角。100°刀尖角它的两个刀尖强度高,一般用于 75 °车刀, 用于粗车外圆、 端面。80°刀尖角的两个刀刃强度较高,不用换刀即可加工端面或外圆,也用于加工台阶孔的内孔车刀。同时,这种刀片的可夹固性好, 定位方式可靠, 且刀尖位置精度仅与刀片本身的外形尺寸精度相关,转位精度较高, 适合数控车削。
35 °菱形刀片因其刀尖角小, 干涉现象少,多用于车削工件的复杂型面或开挖沟槽。
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4.分层切削时刀具的终止位置
当某外圆表面的加工余量较多需分层多次走刀切削时,从第二刀开始要注意防止走刀至终点时背吃刀量的突增。如设以 90 °主偏角的刀具分层车削外圆,合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e (e=0.05)。如果e=0,即每一刀都终止在同一轴向位置上,车刀主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。如分层切削时的终止位置作出层层递退的安排,有利于延长粗加工刀具的使用寿命。
5. “让刀”时刀补值的确定
对于薄壁工件,尤其是难切削材料的薄壁工件, 切削时 “让刀”现象严重, 导致所车削工件尺寸发生变化,一般是外圆变大, 内孔变小。 “让刀”主要是由工件加工时的弹性变形引起, “让刀”程度与切削时的背吃刀量密切相关。 采用 “等背吃刀深度法” ,用刀补值作小范围调整, 以减少 “让刀” 对加工精度的影响。
6.切槽的走刀路线
较深的槽型,在数控车床上常用切槽刀加工,如果刀宽等于要求加工的槽宽, 则切槽刀一次切槽到位, 若以较窄的切槽刀加工较宽的槽型,则应分多次切入。合理的切削路线是: 先切中间, 再切左右。因为刀刃两侧的圆角半径通常小于工件槽底和侧壁的转接圆角半径,左右两刀切下时, 当刀具接近槽底, 需要各走一段圆弧。如果中间的一刀不提前切削,就不能为这两段圆弧的走刀创造必要的条件。即使刀刃两侧圆角半径与工件槽底两侧的圆角半径一致,仍以中间先切一刀为好, 因这一刀切下时, 刀刃两侧的负荷是均等的, 后面的两刀, 一刀是左侧负荷重, 一刀是右侧负荷重, 刀具的磨损还是均匀的。机夹式的切槽刀不宜安排横走刀, 只宜直切。
7.车削时的断屑问题
数控车削是自动化加工,如果刀具的断屑性能太差,将严重妨碍加工的正常进行。为解决这一问题,首先应尽量提高刀具本身的断屑性能;其次应合理选择刀具的切削用量,在切削用量参数中, 对断屑影响最大的是进给量, 其次是背吃刀量。进给量增大可使切屑厚度增加, 在切屑受卷曲或碰撞时较易折断, 避免产生妨碍加工正常进行的条带形切屑。数控车削中, 如果断屑不理想, 必要时可在程序中安排暂停, 强迫断屑; 还可以使用断屑台来加强断屑效果。使用上压式的机夹可转位刀片时,可用压板同时将断屑台和刀片一起压紧; 车内孔时,则可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。
8.小结
由于数控车削加工过程是自动连续进行的,不能像传统加工时操作者可以适时地进行调整(如车削中的断屑) , 所以在数控编程时,必须认真分析加工过程中的每一个细小环节,制定更为详尽的数控车削加工工艺方案,其工艺方案的好坏将直接影响机床效率的发挥和零 件的加工质量。
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