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數(shù)控車工巧用刀偏進(jìn)行切槽加工

2022-9-27 來(lái)源：茂名技師學(xué)院作者：張?zhí)?

摘要： 數(shù)控車床作為現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)備，不僅可以提升企業(yè)生產(chǎn)的效率，更可以確保企業(yè)產(chǎn)品的精度。其中在數(shù)控車工中巧用刀偏，讓傳統(tǒng)上難以完成的零部件生產(chǎn)任務(wù)變得可以實(shí)現(xiàn)，主要表現(xiàn)在制造流程的簡(jiǎn)化以及各種制造需求的滿足。在數(shù)控車工工序中切槽加工是重要的環(huán)節(jié)，是影響零部件加工效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。切槽加工的類型分為內(nèi)溝槽、空刀槽、外溝槽等，加工過(guò)程極其復(fù)雜，需要工作人員具備極高的專業(yè)水平。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車工；巧用刀偏；切槽；加工

0 引言

所有利用數(shù)控車床實(shí)施加工制造的工作都稱為數(shù)控車工，具體涵蓋數(shù)控編程、個(gè)別系統(tǒng)數(shù)控車床操控、數(shù)控工藝、數(shù)控車床操作等，一般情況下，技術(shù)人員的工作導(dǎo)向必須遵循企業(yè)機(jī)械的加工制造計(jì)劃，對(duì)原有數(shù)控車工資源進(jìn)行有效整合，對(duì)數(shù)控程序?qū)嵤└倪M(jìn)和優(yōu)化，從而大大縮短機(jī)械制造時(shí)間，顯著提升數(shù)控車床制造效率，真正將數(shù)控車工自動(dòng)化、集約化、智能化、系統(tǒng)化、數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的最大化。

1 、數(shù)控車工巧用刀偏切槽加工的準(zhǔn)備階段

1.1 機(jī)床的合理選擇

在沒(méi)有開始數(shù)控車工切槽加工之前，準(zhǔn)備工作是十分必要的。其要點(diǎn)之一是在剛性的基礎(chǔ)上分析、選擇最合適的機(jī)床結(jié)構(gòu)。

具體地說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的主軸必須具備相應(yīng)的剛性，必須在切槽加工前嚴(yán)格測(cè)定機(jī)床的剛性，要確保滑板和機(jī)床導(dǎo)軌之間合理的間隙。一般情況下，可以利用增加平衡裝置或者支撐軸的方式提高機(jī)床的剛性。同時(shí)，要有效控制夾具的剛性、掌握好機(jī)床滾珠絲杠預(yù)緊力，以提高后續(xù)工藝過(guò)程的安全性。

1.2 切削刀具的選擇

要想保障切槽加工的良好質(zhì)量，切削刀具的合理選擇是關(guān)鍵的因素。在生產(chǎn)制作期間，剛性和硬度最高的當(dāng)屬硬質(zhì)合金材質(zhì)，廣泛應(yīng)用在多數(shù)零件的切槽工藝中，具體標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)切槽的寬窄度和深度掌控切削力。最關(guān)鍵的一點(diǎn)，要根據(jù)切槽加工中的切削參數(shù)選擇切削刀具，以保證高效安全地進(jìn)行切削加工。

1.3 加工方式的選擇

科學(xué)合理的加工方式是簡(jiǎn)化加工程序和降低加工耗量的有效途徑。傳統(tǒng)的加工方式可以直接切入，針對(duì)很深溝槽務(wù)必采用啄式循環(huán)手段進(jìn)行斷普通加工溝槽可采用直接切入的加工方式，較深溝槽需使用斷屑處理，針對(duì)較寬溝槽可以利用數(shù)控機(jī)床子程序來(lái)控制，以保證以準(zhǔn)確的角度切入磨削斷面和切面。

因?yàn)榭梢远喾N方式進(jìn)行數(shù)控車工切槽，所以，在切槽加工工序展開前，務(wù)必嚴(yán)格分析零件加工圖紙的細(xì)節(jié)和參數(shù)，以此選擇出最適合的加工方式，以此帶動(dòng)工作效率的提升。

2 、數(shù)控車工巧用刀偏進(jìn)行切槽加工的流程

2.1 對(duì)刀方式

一般情況下對(duì)刀工藝技術(shù)人員會(huì)利用切槽刀左刀尖進(jìn)行，以完成車槽工序，以完成數(shù)控車工切槽位置的精準(zhǔn)性，通過(guò)對(duì)切槽刀寬度的掌控，設(shè)限車槽寬度。比如，如果想低于 5mm 的槽寬，技術(shù)操作者選擇切槽刀必須采用小于 5mm 或者與槽寬相等，從水平方向進(jìn)刀，直接取出槽車，如果槽刀的主切削刀與槽車的寬度不匹配，那么就需要技術(shù)人員按照匹配的標(biāo)準(zhǔn)打磨削刀，以保證符合生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)的寬度，特別要嚴(yán)格控制切槽刀寬度，保證合理而精準(zhǔn)的刀頭尺寸，這些是保證加工精度的前提。

因?yàn)閿?shù)控車工特殊的工藝特點(diǎn)，在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)造成切削刀的磨損，如果磨損程度突破安全范圍，會(huì)對(duì)車槽精度造成影響，更會(huì)讓刃磨難度加大，從而加大修磨時(shí)間和成本，最嚴(yán)重的狀況還導(dǎo)致修改數(shù)控車工流程，嚴(yán)重影響綜合制造效率。

2.2 槽刀模式

正常情況下，技術(shù)人員選擇槽刀的標(biāo)準(zhǔn)是略小于槽寬或者與槽寬形同，應(yīng)用稍小于槽寬的槽刀時(shí)，需要操作人員在合理控制槽寬的基礎(chǔ)上反復(fù)進(jìn)行擴(kuò)槽加工，如果應(yīng)用與槽寬相等的槽刀，只需要保持橫向入刀直接取出車槽即可，不管利用哪種加工模式，都需要極高的加工精度，為了杜絕浪費(fèi)原料現(xiàn)象發(fā)生，一般會(huì)利用小于槽寬的槽刀進(jìn)行實(shí)際加工，該方式在大于 5mm 的機(jī)械制造工序中應(yīng)用普遍，利用反復(fù)車削、操作接刀、借刀操作實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的槽寬。

例如，某制造企業(yè)在采用 HNC 數(shù)控系統(tǒng)操作時(shí)，在主軸正轉(zhuǎn)是利用 2 號(hào)刀刀偏（#0002）實(shí)施車削，快速移動(dòng)到等待削槽的外圓直徑位置，在 30mm 徑向處作2s 的停頓，徑向退刀的同時(shí)向右 0.5mm 處偏移，再次移動(dòng)向徑向直徑位置，到 30mm 處作 2s 停頓，同時(shí)徑向退刀到換刀位置，此刻停止主軸的運(yùn)動(dòng)，暫停加工流程。

數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)不同對(duì)刀偏切槽加工流程的設(shè)計(jì)也各不相同，需要相關(guān)人員根據(jù)積累的工作經(jīng)驗(yàn)，遵循相關(guān)的加工條件，進(jìn)行加工程序的合理設(shè)計(jì)，以保證數(shù)控車工巧用刀偏加工切槽的精確度。

2.3 切槽刀二次車削編程

在上面的對(duì)刀方式里介紹了車削的方式，通常是應(yīng)用相等于槽寬的槽刀進(jìn)行一次車削或者應(yīng)用稍小于槽寬的槽刀進(jìn)行再次或者多次擴(kuò)槽，直至滿足要求的溝槽尺寸精度標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的操作工序中多數(shù)會(huì)應(yīng)用后者。如果大于 5mm 的槽寬，就要進(jìn)行多次車削，實(shí)施接刀和接刀的操作，實(shí)現(xiàn)寬槽的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。例如圖1 所示工件，其中設(shè)計(jì) 4.5mm 的切槽刀寬度。以華中世紀(jì)星ＨＮＣ數(shù)控系統(tǒng)為例，程序編制如下：

圖1 工件示意圖

2.4 試切法

在應(yīng)用對(duì)刀的過(guò)程中最常用的是試切法，比如在某制造企業(yè)中應(yīng)用 HNC 數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，主軸在刀具、工件裝夾完備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，對(duì)刀時(shí)控制左刀是標(biāo)準(zhǔn)的 02刀補(bǔ)，而右刀尖則是采用非常用刀補(bǔ)，如 08 刀補(bǔ)，對(duì)刀首選應(yīng)用左刀尖，將刀架停置在原先試刀處，以保證結(jié)構(gòu)外圓上切槽刀能夠有一條亮線留下，切槽刀切削刀的現(xiàn)有位置是原工件外圓直徑 50.00mm。在確保 X 坐標(biāo)不發(fā)生改變的情況下移動(dòng) Z 軸，進(jìn)行外圓直徑的測(cè)量，并在刀具參數(shù)中錄入測(cè)量數(shù)據(jù)，以保證試切直徑的準(zhǔn)確無(wú)誤，與此同時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選出刀具，利用 X 軸坐標(biāo)與外圓直徑相減，會(huì)求出工件的坐標(biāo)原點(diǎn)以及與 X 軸位置的偏差。

3 、數(shù)控車工巧用刀偏切槽加工刀尖車削分析

3.1 選擇刀偏方式

在應(yīng)用刀偏進(jìn)行切槽加工刀尖車削的過(guò)程中，必須采用適合的刀偏方式。基于零件加工要求、數(shù)控車工性能的制約，刀偏方法差異性很大。

第一，有效調(diào)整右刀尖車削程度，獲得工件位置坐標(biāo)，刀偏可在工件外圓直徑處進(jìn)行；

第二，在刀偏模式的基礎(chǔ)上，有效調(diào)控其他切槽刀，刀偏在工件外圓直徑 30mm 處；第三，徑向退刀到換刀尖，切槽加工程序停止。切槽走刀路線如圖 2 所示。

圖 2 切槽走刀路線

3.2 選擇車削模式

適當(dāng)車削方式的選擇要根據(jù)切槽刀磨損程度確定。切槽加工的精度會(huì)受到槽刀和車刀磨損情況的直接影響，要求相關(guān)技術(shù)人員對(duì)車刀進(jìn)行刃磨，對(duì)槽刀和車刀磨損程度進(jìn)行有效控制，確保槽刀精準(zhǔn)運(yùn)行。針對(duì)切槽刀刀刃磨損后寬度減少的情況，應(yīng)對(duì)措施是在數(shù)控車工切槽加工程序中輸入原有槽刀數(shù)值。

例如，在切槽寬度不足的狀態(tài)下，操作人員必須對(duì)磨損部位進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，并根據(jù)槽寬以及槽位等相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行磨損數(shù)值的計(jì)算，同時(shí)在程序中調(diào)整磨損值。

3.3 構(gòu)建車床模型

為了讓數(shù)控車工巧用刀偏切槽加工水平得以提高，必須進(jìn)行對(duì)應(yīng)的車床模型構(gòu)建，深入分析數(shù)控車床零件設(shè)計(jì)方案，生成相關(guān)數(shù)控代碼模塊、管理文件信息模塊等，對(duì)數(shù)控車工切槽加工流程進(jìn)行優(yōu)化。

4 、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的突飛猛進(jìn)讓數(shù)控車床結(jié)構(gòu)日趨完善，從而帶動(dòng)了切槽種類的迅速發(fā)展。數(shù)控車工技術(shù)的發(fā)展顯著提升了企業(yè)零部件加工的精度，也提高了切槽加工的效率，壓縮了產(chǎn)品制造的成本。但在具體的操作過(guò)程中，以上目標(biāo)實(shí)現(xiàn)不是輕而易舉做到的，技術(shù)人員必須根據(jù)零部件加工的實(shí)際情況，對(duì)加工工藝進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，充分發(fā)揮數(shù)控車工具備的自動(dòng)化、數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)，合理簡(jiǎn)化數(shù)控車工制造流程和操作程序，切實(shí)保證數(shù)控車工的

科學(xué)性、合理性和可靠性，以推動(dòng)我國(guó)數(shù)控行業(yè)的可持續(xù)發(fā)揮。

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