車削中心加工車銑復(fù)合零件的探討

孟凡超

摘? 要：車削中心是一種復(fù)合型多功能的數(shù)控機(jī)床，是集數(shù)控車、銑、鉆等加工工藝為一體的多功能機(jī)床。它是在數(shù)控車削的加工基礎(chǔ)上擴(kuò)展了銑削和鉆削加工，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾完成全部或者大部分加工工序，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高生產(chǎn)率和加工精度。該文通過使用車削中心加工車銑復(fù)合類零件，簡析工藝和程序，供業(yè)內(nèi)同行交流和借鑒。

關(guān)鍵詞：車削中心? 多功能? 制造周期? 生產(chǎn)率

中圖分類號(hào)：TG506? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（b）-0072-02

形狀復(fù)雜的零件常包含車削加工和銑削加工，需要傳統(tǒng)的數(shù)控車床和銑床配合著來完成，無形當(dāng)中增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。該文所用設(shè)備是德國INDEX機(jī)床廠生產(chǎn)的TNA400型號(hào)數(shù)控機(jī)床，采用日本三菱T65n3數(shù)控系統(tǒng)，包含X/Y/Z/C四個(gè)坐標(biāo)軸，配有12工位的后置刀塔和40°斜床身。并配有驅(qū)動(dòng)刀具的伺服電動(dòng)機(jī)，可以連接動(dòng)力刀座，安裝銑刀、鉆頭等回轉(zhuǎn)刀具。

1? 車銑復(fù)合零件案例解析

1.1 圖紙分析

圖1是一個(gè)車銑復(fù)合類零件，包含車削、銑削和鉆削的加工，毛坯直徑φ55。首先確定毛坯的形狀，可選擇三爪自定心卡盤進(jìn)行裝夾，編程原點(diǎn)設(shè)在主軸軸線與工件右端面的交點(diǎn)處。從圖紙可以看出，輪廓由外圓、內(nèi)圓、鍵槽和通孔構(gòu)成，準(zhǔn)備刀具時(shí)我們選擇外圓車刀、軸向中心鉆、軸向麻花鉆、徑向鍵槽銑刀和切斷刀。

刀座是用來裝夾刀具并固定到刀塔上的一種器具，一般可分為車削刀座和銑削刀座，其中銑削刀座又叫動(dòng)力刀座，可由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)銑削刀具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削，銑削刀座按方向可分為軸向動(dòng)力刀座（Z方向）和徑向動(dòng)力刀座（X方向），根據(jù)該文加工輪廓考慮分別選擇軸向和徑向動(dòng)力刀座。

1.2 工藝分析

加工車銑復(fù)合類零件時(shí)，一般情況下都是遵循先車后銑的原則，所以安排加工工藝路線：車削端面定基準(zhǔn)→粗、精車外圓→鉆孔→銑削鍵槽→鉆定位孔→銑削內(nèi)孔→切斷（掉頭）→車端面（確定總長）→粗、精車外圓。

徑向加工鍵槽時(shí)，利用機(jī)床主軸的C坐標(biāo)軸功能（C坐標(biāo)軸功能，即主軸除了旋轉(zhuǎn)做主運(yùn)動(dòng)之外，還可以在任何周向位置停止、進(jìn)給，完成周向定位、圓周分度等運(yùn)動(dòng)），進(jìn)行零件的旋轉(zhuǎn)定位動(dòng)作。

2? 刀具切入與切出的路徑規(guī)劃

2.1 刀具切入點(diǎn)的選擇原則

刀具切入與切出時(shí)，一般在粗加工曲面時(shí)選擇最高角點(diǎn)作為切入點(diǎn)，精加工時(shí)選擇曲面內(nèi)某個(gè)曲率比較平緩的角點(diǎn)作為切入點(diǎn)，總之要避免把銑刀當(dāng)鉆頭來用，從而保證銑刀加工時(shí)不會(huì)因?yàn)槭芰Υ蠖鴵p壞。

2.2 銑削外輪廓的切入、切出路徑

銑削外輪廓的切入切出路徑時(shí)，我們常常采用銑刀的側(cè)刃來進(jìn)行加工，因?yàn)樵诩庸み^程中主軸和刀具的剛度有變化，當(dāng)?shù)毒哐刂ㄏ蚪嵌惹腥牍ぜ?，?huì)在切點(diǎn)處產(chǎn)生刀痕，所以應(yīng)避免沿法向切入工件。

2.3 銑削內(nèi)輪廓的切入、切出路徑

銑削內(nèi)輪廓的切入切出路徑時(shí)，我們也應(yīng)該盡量遵循從切向切入的方法，但此時(shí)切入無法外延，最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線。當(dāng)實(shí)在無法沿零件曲線的切向切入、切出時(shí)，銑刀只有沿法線方向切入和切出，在這種情況下，切入切出點(diǎn)應(yīng)選在零件輪廓兩幾何要素的交點(diǎn)上，而且進(jìn)給過程中要避免停頓。

為了消除由于系統(tǒng)剛度變化引起進(jìn)退刀時(shí)的痕跡，可采用多次走刀的方法，減小最后精銑時(shí)的余量，以減小切削力。

3? 平面選擇（G17，G18，G19）

3.1 功能及目的

對(duì)圓弧插補(bǔ)（含螺旋切削）及刀具補(bǔ)徑指令下的刀具移動(dòng)屬于哪個(gè)平面進(jìn)行指定。

通過將基本3軸及其對(duì)應(yīng)的平面軸作為參數(shù)，可選擇由該2軸下的平面，而非任意平行軸。也可選擇包括旋轉(zhuǎn)軸在內(nèi)的平面。標(biāo)準(zhǔn)的平面選擇為使基本3軸X，Y，Z與其相對(duì)應(yīng)的平行軸U，V，W的關(guān)系固定，不可對(duì)包括旋轉(zhuǎn)軸（軸名稱A，B，C）在內(nèi)的平面進(jìn)行選擇。

平面選擇用于下列平面的選擇：（1）圓弧插補(bǔ)（含螺旋切削）執(zhí)行平面;（2）刀具徑補(bǔ)償執(zhí)行平面;（3）固定循環(huán)位置定位執(zhí)行平面。

3.2 指令格式

G17：XY平面選擇G17 G02（G03）X_Y_R_（I_ J_）F_。

G18：ZX平面選擇G18 G02（G03）X_Z_R_（I_ K_）F_。

G19：YZ平面選擇G19G02（G03）Y_Z_R_（J_ K_）F_。

X/U：圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)X軸（X：絕對(duì)值，U：增量值）。

Y/V：圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)Y軸（Y：絕對(duì)值，V：增量值）。

Z/W：圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)Z軸（Z：絕對(duì)值，W：增量值）。

I/J/K：圓弧中心增量值（起點(diǎn)開始到中心為止的增量值）。

F：進(jìn)給速度。

3.3 圓弧插補(bǔ)——半徑法

除以上方法外，還可以采用另外一種圓弧插補(bǔ)方法——半徑法。半徑法是用圓弧半徑R代替矢量法的圓心I、J、K。

（1）G17、G18、G19表示選擇圓弧插補(bǔ)平面，分別表示選擇在XY、ZX、YZ平面進(jìn)行圓弧插補(bǔ)。

（2）X、Y、Z表示圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)，其坐標(biāo)值采用絕對(duì)坐標(biāo)還是增量坐標(biāo)，取決于G90或G91的狀態(tài)，G91狀態(tài)下終點(diǎn)坐標(biāo)為相對(duì)圓弧起點(diǎn)的增量值。

（3）R為圓弧半徑值。

用半徑法編寫圓弧加工程序時(shí)應(yīng)注意，在使用同一半徑R的情況下，從起點(diǎn)到終點(diǎn)的圓弧可能有兩個(gè)，編程時(shí)它們的起始點(diǎn)及半徑都一樣，為區(qū)分二者，規(guī)定圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角小于180°時(shí)用“+R”表示半徑，圓心角大于180°時(shí)用“-R”表示半徑。圓心角等于180°時(shí)用“+R”或“-R”均可。

4? 結(jié)語

數(shù)控加工技術(shù)是制造業(yè)不可或缺的一個(gè)重要組成部分，現(xiàn)代機(jī)械制造工藝的發(fā)展至關(guān)重要，高效、合理地運(yùn)用數(shù)控機(jī)床，優(yōu)化加工工藝，能夠顯著提升機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量并降低成本，充分保障了零件產(chǎn)品的高精度和高效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 三菱cnc控制器MELDAS60/60S系列MELDASMAGIC64程序說明書[Z].

[2] 車削中心編程與操作[Z].

[3] 郭柳林.車銑復(fù)合車削中心前壓蓋的加工技術(shù)[J].河南科技，2018（11）：50-53.