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圓柱插補功能在數控車銑加工中心的應用

2018-2-21 來源：廣東省中山市技師學院作者：黃友訓

【摘要】隨著社會生產和科學技術的發展，機械產品日趨精密復雜，這推動了數控加工技術的高速發展，數控車銑加工中心應運而生，它能通過一次裝夾零件完成多種加工工序，大大提高生產效率，而掌握車銑加工中心編程方法就成為使用車銑加工中心的關鍵技術。本文介紹數控車銑加工中心的功能、特點和使用圓柱插補功能加工圓柱凸輪槽零件的編程方法。

關鍵詞：數控車銑加工中心；C軸編程；圓柱凸輪槽加工

1、引言

復合加工又叫完全加工、多功能加工，早期曾將加工中心稱為復合加工機床。但是隨著復合加工技術的不斷發展與進步，現在的復合加工機床與以前所稱的復合加工機床有了本質上的區別。復合加工機床通過一次裝夾零件完成多種加工工序，縮短了加工時間，提高了加工精度，因而受到用戶的歡迎。數控車銑復合機床是復合加工機床的一種主要機型，通常是在數控車床上實現平面銑削、鉆孔、攻絲、銑槽等銑削加工工序，具有車削、銑削以及鏜削等復合功能，能夠實現一次裝夾完成復雜零件的加工理念。車銑復合加工機床的運動包括銑刀旋轉、工件旋轉、銑刀軸向進給和徑向進給四個基本運動。依據工件旋轉軸線與刀具旋轉軸線相對位置的不同，車銑復合加工主要可分為軸向車銑加工、正交車銑加工以及一般車銑加工。其中軸向車銑是應用范圍最廣泛的車銑加工方法。軸向車銑加工由于銑刀與工件的旋轉軸線相互平行，因此它不但可以加工外圓柱表面，也可加工內孔表面，通常為X、Z、C的3軸車銑加工中心。如圖1和圖2所示。

圖1 車銑加工中心

圖2 車銑加工中心零件加工

2 、車銑復合加工中心功能介紹

車銑復合加工中心除可同時進行車削所有功能外，還可以進行動力刀徑向加工、鉆孔、攻牙、端面切槽、側面切槽、側面銑削、角度鉆孔、曲線銑削等等。可以由一臺機床完成一個零件的所有加工步驟，實現了一次裝夾完成全部或者大部分加工工序，從而大大縮短零件制造工藝鏈。這樣一方面減少了由于裝夾改變導致的生產輔助時間，同時也減少了工裝夾具制造周期和等待時間，能夠顯著提高生產效率。與此同時車銑中心減少了裝夾次數，提高了加工精度。裝夾次數的減少避免了由于定位基準轉化而導致的誤差積累。同時，目前的車銑復合加工設備大都具有在線檢測的功能，可以實現制造過程關鍵數據的在位檢測和精度控制，從而提高零件的加工精度。

3 、車銑復合加工中心上的圓柱插補功能

以圖 3 所示的圓柱上的凸輪槽加工為例，設備采用 FANUC 控制系統的數控車銑中心，在此基礎上研究圓柱插補功能。圓柱插補功能主要在圓柱表面展開的狀態下進行程序編寫，它能方便地對圓柱上的凸輪槽進行加工，而且浚凸輪槽的軌跡可以是任意的曲線，但是凸輪槽的截面形狀和凸輪槽的寬度尺寸的精度保證有一定難度，需要采用相應的刀頭形狀和刀具軸向補償來解決。圓柱插補功能指令如下：

格式（1）：G7.1旋轉軸的名稱工作半徑。含義：執行圓柱插補指令，它將旋轉軸的名稱作為圓柱插補指令執行的首地址，工作半徑作為加工的命令值。

格式（2）：G7.1旋轉軸的名稱 0。含義：取消圓柱插補指令。

圖3 圓柱凸輪零件

4 、圓柱插補功能的應用案例

車銑中心加工技術的發展，也對數控編程技術提出了更高的要求，通常使用自動編程與手工編程相結合的兩種方式，使用自動編程首先要購入CAD/CAM軟件，編程人員要掌握數控車削、多軸銑削、鉆孔等多種加工方式的編程方法，而且對于工序間的轉換與進退刀方式需要定位準確可靠，一但發生碰撞則對刀具和機床損壞較大。學習車銑中心加工的編程，掌握手工編程和仿真技術是必不可少的環節。下面以兩個案例來介紹基于GE FANUC-21I-T數控系統的手工編程。應用案例：車銑加工中心加工如圖 4 所示圓柱凸輪，凸輪外圓直徑為 60mm，凸輪槽寬為6mm，槽深為3mm，工件材料為鋁件。

（1）圖樣分析。

根據圖 4 所示，毛坯材料選用直徑80×60mm 的鋁棒。采用三爪卡盤裝夾，刀具選用外徑車刀同6mm高速鋼立銑刀。先采用外徑車刀加工工件端面及外圓，再采用6mm銑刀加工凸輪槽，X方向上分兩層進行切削，每層切深1.5mm，走刀路線為1-2-3-4-5-6-7-8 點，再從 8-7-6-5-4-3-2-1 返回。