復(fù)雜溝槽車(chē)削加工工藝分析
2022-12-26 來(lái)源:江蘇科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心 作者:洪超
摘要:分析車(chē)削加工溝槽類(lèi)零件加工工藝,解析數(shù)控車(chē)床各種溝槽加工指令,比較G75、G73、G72指令加工溝槽的特性,總結(jié)G72指令編程加工時(shí)的注意事項(xiàng)。結(jié)合加工實(shí)例,闡明G72指令車(chē)削復(fù)雜溝槽零件的加工工藝和編程方法。G72加工復(fù)雜溝槽的獨(dú)特效能證明,選擇合適的加工工藝和方法,靈活運(yùn)用編程令,是高效加工和綠色制造的重要途徑。
關(guān)鍵詞:復(fù)雜溝槽;加工方法;G72指令;加工效率
1、序言
溝槽形狀零件是車(chē)削加工中常見(jiàn)的產(chǎn)品,不同類(lèi)型溝槽的加工工藝設(shè)計(jì)是保證零件加工精度的關(guān)鍵。零件加工過(guò)程是根據(jù)零件圖樣要求,對(duì)溝槽類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別與分析,確定溝槽類(lèi)型,進(jìn)行加工工藝編排、加工路線軌跡設(shè)計(jì)、加工程序編寫(xiě)及刀具、量具準(zhǔn)備等。零件加工工藝的選擇直接影響到加工零件質(zhì)量和加工效率。
在車(chē)床加工過(guò)程中,會(huì)遇到各種溝槽類(lèi)零件,例如軸肩位置的溝槽加工、內(nèi)孔臺(tái)階的溝槽加工等。一般會(huì)選擇切槽刀來(lái)完成這種普通溝槽類(lèi)零件的加工,但遇到復(fù)雜溝槽零件(帶有斜槽或槽肩,槽根處有倒角、倒圓角或圓弧組成的溝槽面的零件)時(shí),由于普通車(chē)床加工溝槽一般采用成型刀,其具有剛性且刃磨困難,所以當(dāng)溝槽深且窄或槽邊為曲線時(shí),使用普通車(chē)床就難以加工。數(shù)控車(chē)床則是按照零件的表面軌跡進(jìn)行編程,使用通用刀具,刀具的刀尖按編程軌跡進(jìn)行加工,特別是圓弧和錐面的加工,普通車(chē)床無(wú)法比擬。
2、數(shù)控車(chē)削加工復(fù)雜溝槽
2.1 加工工藝
數(shù)控加工時(shí)首先要編制加工程序,F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控車(chē)床實(shí)際生產(chǎn)加工中使用最廣泛的系統(tǒng)。加工零件程序編制時(shí),常用循環(huán)指令有G71、G72和G73,加工使用時(shí)比較簡(jiǎn)單。在生產(chǎn)加工中,溝槽加工也是數(shù)控車(chē)削常見(jiàn)的加工類(lèi)型之一,加工中會(huì)遇到各種形狀的溝槽。在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中,切削溝槽常使用G75循環(huán)指令,但是G75只適合切削簡(jiǎn)單的直溝槽。當(dāng)加工需一次完成斜槽或者槽肩和槽根處有倒角、倒圓角的復(fù)雜槽型時(shí),G75指令就不再適用。
G73指令可加工復(fù)雜溝槽,但由于加工時(shí)刀具是沿工件表面輪廓層層深入加工,所以空行程很多,加工效率較低。宏程序也可加工復(fù)雜溝槽,但編程復(fù)雜,使用不方便。而G72指令卻可以簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜溝槽加工。
2.2 G72指令簡(jiǎn)介
FANUC系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床G72指令是端面復(fù)合循環(huán)加工指令,主要用于盤(pán)類(lèi)零件的加工,是軸向進(jìn)給、徑向切削的端面加工循環(huán)指令。G72指令的功能根據(jù)加工工件、刀具的不同,其加工范圍也不同。在實(shí)際生產(chǎn)中,通常采用切削刃平行于軸線的90°偏刀,對(duì)軸向尺寸精度要求相對(duì)較高、對(duì)徑向尺寸精度要求較低,零件輪廓外形單調(diào)遞增或單調(diào)遞減,對(duì)直徑相差較大的盤(pán)套類(lèi)零件毛坯進(jìn)行車(chē)削加工。內(nèi)孔和長(zhǎng)度短、直徑差大的零件端面則采用刀刃平行于軸線的鏜孔刀加工。從指令定義上G72指令與溝槽加工無(wú)任何關(guān)系,但是G72指令切削方向與溝槽的切削方向相同,而且它可以進(jìn)行曲面輪廓的描述加工。同樣,對(duì)于內(nèi)環(huán)槽的加工也可以采用循環(huán)指令。綜上所述,G72指令加工特點(diǎn)符合復(fù)雜溝槽加工需求,可以選用。
2.2 刀具選擇
溝槽加工刀具不能使用外圓車(chē)刀,而應(yīng)選擇切槽刀。切槽刀一般用于切斷或切槽的加工,且切槽刀的兩個(gè)刀尖都可加工工件,它具有軸向切削強(qiáng)度差、徑向切削性能好的特點(diǎn)。切斷刀的寬度與刀具的強(qiáng)度、切削時(shí)的切削阻力有關(guān)。刀具寬度較大時(shí),刀具強(qiáng)度高,軸向切削性能較好,但徑向切削阻力大。刀具寬度較小時(shí),軸向切削性能差,徑向切削力小。所以切槽刀在加工時(shí)應(yīng)選擇合適的寬度,以滿(mǎn)足加工需要,同時(shí)盡量縮短刀具的長(zhǎng)度,刀具長(zhǎng)度比槽深長(zhǎng)3~4mm即可。切斷刀的兩個(gè)副偏角必須對(duì)稱(chēng),主切削刃應(yīng)平直且粗糙度較高,以保證加工工件的外徑尺寸和加工表面的粗糙度。
2.3 編程軌跡選擇
G72指令的粗加工切削軌跡路線為從右到左、退刀至工件端面的安全處。精車(chē)路線是從左到右、自大直徑到小直徑,這樣可加工因大直徑差預(yù)留的軸向加工余量。精、粗加工的起點(diǎn)、終點(diǎn)不同,粗、精加工圓弧指令程序的順逆圓正好相反。系統(tǒng)規(guī)定精加工程序的第一個(gè)程序段只能沿Z方向進(jìn)刀,不能出現(xiàn)X軸的運(yùn)動(dòng)指令。G72指令加工時(shí)可使用正反兩個(gè)方向加工溝槽,編程和加工既簡(jiǎn)單又方便,縮短了加工時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率。
2.4 退刀量選擇
用G72指令編寫(xiě)切槽加工程序時(shí),Z軸方向不能有退刀量,并且不留精車(chē)Z向的余量,因此G72指令中的R值和第二行中的W值必須為0。在編寫(xiě)精車(chē)輪廓時(shí),切斷刀是左右兩個(gè)刀尖加工,對(duì)刀是以左刀尖對(duì)刀,加工溝槽時(shí),槽右側(cè)由右刀尖加工。必須考慮到切槽刀的寬度,加工長(zhǎng)度應(yīng)減去刀具的寬度。
2.5 切削用量選擇
加工時(shí)背吃刀量的大小選用一定要慎重。采用切斷刀加工時(shí),背吃刀量過(guò)大,殘留余量就較大,精加工時(shí)軸向切削力大,刀具加工時(shí)會(huì)變形甚至損壞,影響加工質(zhì)量;背吃刀量過(guò)小,加工效率就低。應(yīng)根據(jù)不同的加工材料和刀具,選擇合理的背吃刀量。由于是選用切斷刀加工,所以應(yīng)選用較小的進(jìn)刀速度和合理的切削速度。加工時(shí)使用冷卻液,以保證排屑和冷卻正常。
3、加工實(shí)例
3.1 特殊形狀零件
特殊形狀零件如圖1所示。由于是非單調(diào)遞增的輪廓,所以應(yīng)首先考慮使用G73來(lái)編制加工程序。但加工時(shí)刀具沿工件表面輪廓運(yùn)動(dòng),空行程很多,加工效率極低,加上G73運(yùn)行軌跡是采用切槽刀的副刀刃來(lái)加工的,這樣就暴露了切槽刀本身強(qiáng)度差的問(wèn)題,每次加工的背吃刀量必須很小,極大地影響了加工效率。使用G72指令加工時(shí),刀具幾乎沒(méi)有空行程,其運(yùn)行軌跡完全符合切槽刀所擅長(zhǎng)的徑向進(jìn)給切削方式,提高了零件的加工效率。
a)二維示意
b)三維造型
圖1特殊形狀零件
3.2 加工刀具和切削用量選擇
為了保證刀具的強(qiáng)度,車(chē)刀伸出比槽深長(zhǎng)3~5m m。裝刀時(shí)保證主刀刃與工件軸線平行,即主刀刃與工件外圓平行。加工零件材料為硬鋁LY12,加工刀具為切槽刀(刀寬4mm),安裝在4號(hào)刀位。粗車(chē)轉(zhuǎn)速為550r/min,精車(chē)轉(zhuǎn)速為750r/min;粗車(chē)進(jìn)給量為0.05mm/r,精車(chē)進(jìn)給量為0.05mm/r,背吃刀量為2mm。
3.3 加工程序
4、結(jié)束語(yǔ)
在機(jī)械機(jī)床加工過(guò)程中,加工零件復(fù)雜多樣,特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化,加上材料、批量等多方面因素的影響,在對(duì)具體零件制定加工工藝時(shí),應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待,靈活處理。通過(guò)上述分析,可以清楚認(rèn)識(shí)到,零件加工方法很多,正確選擇加工工藝和方法,熟練掌握和運(yùn)用指令,不但可以加工常規(guī)或非常規(guī)的各種結(jié)構(gòu)形式零件,甚至能創(chuàng)造性地運(yùn)用到一些特殊零件上,解決一些較難的加工問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)高效加工和綠色制造。
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