數(shù)控車工巧用刀偏進行切槽加工

馬春陽

（南陽技師學院，河南南陽 473000）

0 引言

數(shù)控車工涉及數(shù)控車床操作、數(shù)控工藝、數(shù)控編程，是借助數(shù)控車床完成制造加工工作的統(tǒng)稱。在實際生產(chǎn)制造期間，技術人員應根據(jù)機械制造加工方案梳理現(xiàn)有資源，調整數(shù)控程序，更改數(shù)控編程，以此確保數(shù)控車床能夠按照既定方案完成機械制造加工方案。在數(shù)控車工加工制造期間，可巧用刀偏，使零部件加工制造過程更為靈活，繼而充分滿足不同零部件生產(chǎn)要求。

1 數(shù)控車工巧用刀偏切槽加工要點

1.1 對刀方式

數(shù)控車工運用刀偏切槽加工時，普遍借助左刀尖完成對刀，以此保障切槽位置精度。數(shù)控車工對刀期間，為實現(xiàn)對切槽刀寬度參數(shù)的控制，可于加工前期設置車槽寬度范圍。例如：若需將車槽寬度控制在5 mm 以下，數(shù)控車工技術人員可使用槽寬低于5 mm 的切槽刀，并沿水平方向進刀，后取出槽車即可，若存在槽刀刀寬與槽車不相匹配的情況，技術人員可采用刀刃打磨的方式調整刀寬參數(shù)，以此確保槽刀刀寬可滿足零部件加工制造標準，并通過嚴格控制槽刀寬度提升刀頭尺寸精度，為零部件高精度刀偏切槽加工的實現(xiàn)奠定基礎[1]。數(shù)控車工刀偏切槽加工過程中，切削刀可能發(fā)生磨損，若切削刀磨損程度超出允許范圍，則會大幅降低車槽精度，并增加刃磨難度，繼而產(chǎn)生不必要的時間成本，因此，在具體加工制造過程中，技術人員應根據(jù)具體對刀形式及切削刀狀態(tài)靈活調整數(shù)控車工流程。

1.2 槽刀模式

數(shù)控車工進行刀偏切槽加工時，通常采用槽寬一致或低于槽寬的槽刀進行加工，若槽刀槽寬略小，技術人員結合槽寬實際要求進行擴槽，若槽刀槽寬與要求一致，則水平進刀并取出車槽即可。無論采用何種槽刀模式，均是以保障加工精度為目標，但在實際加工中，為防止原料浪費現(xiàn)象的發(fā)生，技術人員多運用槽寬略小的槽刀進行刀偏切槽加工，且該槽刀模式普遍應用于槽寬超過5 mm 的零部件制造加工工序中，采用借刀操作、操作接刀、反復車削的形式使槽寬逐漸符合標準。以某零部件加工制造作業(yè)為例，其數(shù)控車工刀偏切刀加工借助HNC 數(shù)控系統(tǒng)完成，其以#0002 刀進行刀偏車削，快速行進至待削槽零部件外直徑30 mm 徑向部位時停頓2 s，隨后徑向退刀并朝右偏移約0.5 mm，完成上述操作后重新移動至徑向直徑部位，于30 mm徑向位置停頓2 s，并退刀至換刀區(qū)域，即刻終止主軸運動，停止切槽加工流程[2]。不同型號規(guī)格數(shù)控系統(tǒng)的刀偏切槽流程存在差異，這就要求技術人員憑借作業(yè)經(jīng)驗及加工條件科學設計加工程序，以此方可合理選擇槽刀模式，并保障切槽加工精度。

1.3 運用切槽刀加工編程

技術人員運用數(shù)控車工刀偏進行切槽加工時，需采用編程方式控制切槽刀刀尖點，借助該方式確保刀尖磨損、程序更換不會降低加工精度，使槽寬尺寸仍能夠滿足零部件高精度加工標準。在切槽刀編程過程中，需確保槽刀左刀尖坐標與槽左側底部坐標保持一致，以此即可保障加工精度，槽刀左刀尖完成切槽切削作業(yè)后，進一步借助槽刀右刀尖完成后續(xù)的切槽工作，而在槽刀右刀尖加工期間，需將槽右側底部坐標作為最終切削坐標[3]。該切槽刀切削程序編寫設置方式不受工件加工尺寸影響，且無需考慮車刀拆卸、刀尖磨損等因素，能夠最大限度確保切削精度。

通過上述槽刀模式分析可知，刀偏切槽加工時普遍應用槽寬較小的槽刀，并通過擴槽方式使槽刀寬度符合精度要求，且以HNC數(shù)控系統(tǒng)為例進行實例分析，在切槽刀編程研究期間，進一步基于該案例進行切槽刀編程討論，其切槽刀程序編制情況如下：

M03 S600 T0202 主軸以600 r/min 的速度正轉，選用2 號刀#0002 刀偏

G00 X55 Z30 快速徑向移動至X55，Z30（溝槽外圓）的位置

G01 X30 F50 沿X 軸徑向移動30 mm，速度為50 mm/min

G04 P2 暫停2 s

G01 X55 沿X 軸徑向退刀

G00 W0.5 切槽刀刀尖快速向右移動0.05 mm

G01 X30 F50 沿X 軸徑向移動30 mm，速度為50 mm/min

G04 P2 暫停2 s

G01 X55 沿X 軸徑向退刀

G00 X100 Z100 切削刀快速退刀至換刀點安全位置

M05 主軸停止

M30 程序停止

1.4 試切法

試切法是數(shù)控車工刀偏切槽加工對刀期間最為常用的方法，是切槽加工重要流程步驟。以HNC 數(shù)控系統(tǒng)為例展開討論，完成工件、刀具裝夾操作后主軸開始正轉，按照2 號刀補標準控制對刀左刀，而右刀尖則為8 號刀補等非常用標準。切槽刀左刀尖為對刀操作首選，將刀架停至試刀位置，使待切零部件結構可留下一道亮線，而切削刀則位于工件外直徑50 mm 處，此時應X 軸坐標保持不變而移動Z 軸，通過該方式測量外圓直徑，將測量所得刀具參數(shù)錄入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)，以此保證試切直徑精度[4]。此外，在數(shù)控系統(tǒng)自動化運行下能夠自動確定刀具，此時根據(jù)工件外直Z 軸坐標的數(shù)據(jù)差值則可確定X 軸偏差及工件坐標遠點位置。

2 刀尖車削程序

2.1 刀偏方式

數(shù)控車工運用刀偏完成切槽加工過程中，應選用適宜刀偏方式完善刀尖車削程序，受到數(shù)控車工性能、零部件加工要求的影響，不同工序環(huán)境下的刀偏方式存在一定差異。結合HNC 數(shù)控系統(tǒng)案例，其左刀尖車削運用T0202 刀偏方式，而進行右刀尖車削加工作業(yè)時，應適當轉變刀偏方式，運用T0209 代替T0202，同時結合右刀尖車削實際情況構建工件坐標系，并編寫右刀尖車削程序，具體如下：

G00 X55 Z30 快速徑向移動至X55，Z30（溝槽外圓）位置

G01 X30 F50 沿X 軸移動30 mm，速度為50 mm/min，徑向退刀

G01 X55 直線插補，徑向進給

G04 P2 暫停2 s

T0209 選用2 號刀#0009 刀偏

G00 Z25 切槽刀快速移動至Z25 位置

G01 X30 F50 沿X 軸徑向移動30 mm，速度為50 mm/min，徑向進給

G04 P2 暫停2 s

G01 X55 直線插補，徑向退刀

G00 X100 Z100 切削刀快速退刀至換刀點安全位置

同時，為匹配新設計結構帶來的裝配尺寸的差異，為確保與外部連接部件的可靠連接，對套管也進行了重新選型，新舊套管參數(shù)對比如下所示(新套管的所有電氣性能參數(shù)均不低于原套管)：BFW-46/2000，爬電距離 1255mm。

M05 主軸停止

M30 程序停止

2.2 槽刀磨損

數(shù)控車工刀片切槽加工期間，切槽刀可能出現(xiàn)磨損，為避免切槽刀磨損而影響零部件加工制造精度，技術人員需刃磨車刀，解決切槽刀磨損問題后將其重新安裝并繼續(xù)執(zhí)行對刀操作。按照“先左后右”的順序完成左右刀尖的對刀操作。假設切槽刀經(jīng)刃磨后刀寬由4.5 mm 縮減至4.4 mm，運用數(shù)控系統(tǒng)對刀時僅需在原有對刀數(shù)據(jù)基礎輸入新的刀寬數(shù)據(jù)，即4.4 mm，此時更新刀寬數(shù)據(jù)即可，其余技術操作無需調整。

2.3 車削模式

若在數(shù)控車工刀偏切槽車削加工期間出現(xiàn)車刀磨損問題，此時為確保車削模式能夠切實滿足零部件加工要求，僅需基于實際情況調整磨損量。例如：借助數(shù)控車工測量工件臺階長度時，若測量數(shù)據(jù)顯示臺階為29.90 mm，此時則證明受到磨損影響切槽刀少切約0.1 mm，進一步對磨損值進行確定，發(fā)現(xiàn)磨損出現(xiàn)在切槽刀左刀尖部位，且磨損值是0.1 mm。為應對該現(xiàn)象，應轉變車削模式，需對2 號刀#0002 切槽刀左刀尖磨損量數(shù)據(jù)進行調整。若經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)切槽刀槽位準確，但槽寬存有不足，假設原槽寬為5.00 mm，當前槽寬數(shù)據(jù)僅為4.90 mm，受到磨損影響而槽寬減少0.1 mm，此時可進一步得出結論，出現(xiàn)磨損的位置在于切槽刀右刀尖，而磨損量正是槽寬減少量，即0.1 mm，在此情況下，可將刀偏磨損值直接記為-0.10 mm。

2.4 信息模型

數(shù)控車工的智能化、自動化程度較高，在進行刀偏切槽加工期間，應盡可能發(fā)揮出數(shù)控車工的自動化優(yōu)勢，借助其技術功能提高切槽加工數(shù)量。在具體加工過程中，技術人員應總結切槽加工經(jīng)驗，借助數(shù)控系統(tǒng)構建信息模型，模型以零部件信息為基本框架，逐漸輸入刀偏切槽加工方案、其他相關零部件處理經(jīng)驗方案等，以此完善數(shù)控信息模型，同時對信息數(shù)據(jù)進行歸納，并在信息模型內(nèi)構建多個模塊，如工藝分析模塊、數(shù)控代碼模擬模塊、信息傳輸模塊、數(shù)控代碼生成模塊、文件信息模塊等，以信息模型為指導提高刀偏切槽加工的智能化水平，并借助數(shù)控信息模型進一步保障加工質量。

3 數(shù)控車工零件加工工藝與編程

3.1 工藝性分析

以某軸類零件為實例進行數(shù)控車工刀偏切槽加工分析。軸類零件加工形面較多，包括倒角、外螺紋、外槽、圓弧、圓柱等，加工期間應注意工藝變形及找正問題，此時則可巧用刀偏進行加工。工件左側具有螺紋、外槽結構，導致加工期間左側受力大于右側，且左側部位存在尺寸較長的外圓結構，可將其視為右側夾位，因此，在軸類零件刀偏切槽加工時，優(yōu)先加工左側，后夾住左側長尺寸外圓，在此基礎上加工右側結構。

3.2 數(shù)值處理

在加工之前，需計算得出工件圓錐小端直徑，公式如下：

式中，C 為錐度比，數(shù)值為0.2；L 為圓錐長度，25 mm；D 為圓錐大端直徑，30 mm。經(jīng)計算得出，工件圓錐小端直徑d為25 mm。按照該數(shù)值規(guī)格，加工材料選擇為Φ55 m×120 mm 的45#圓鋼。

3.3 零件裝夾方案

為保證零部件加工精度，需做好零部件定位，在軸類零部件加工時，選用三爪自定心卡盤作為裝夾夾具，以此完成裝夾作業(yè)，且該裝夾既可實現(xiàn)自動定心又可完成同步運動，無需找正。此外，調頭裝夾期間，可運用磁性表座完成工件找正工作，同時為避免夾傷還可加墊銅皮，最大限度保障零部件加工質量。

3.4 確定加工方案

高精度零部件在加工過程中，通常需經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工3 道工序完成零部件加工制造。在軸類零部件中，為保障加工精度，將加工方案定為：數(shù)控車左側35 mm 處夾住毛坯材料，校正零部件圓錐面、圓弧及外輪廓。數(shù)控車中外輪廓長度為52 mm，經(jīng)過一系列切槽操作后完成零部件各結構（如螺紋、外槽結構等）的加工。

3.5 刀具車削用量

（1）選用數(shù)控刀具。刀具選用結果及車削用量的確定直接影響數(shù)控車工操作結構，在選擇數(shù)控刀具時，要求刀具能夠實現(xiàn)便捷安裝與調整，可自動換刀與核實定位精度，且刀具需具備較高可靠性、耐用度及剛性。在滿足加工要求基礎上，應盡可能避免運用墊刀片，以此保障加工效果。

（2）選用車削用量。①吃刀量。粗切削加工應注意把控生產(chǎn)效率，吃刀量可選用較大規(guī)格，而半精切削加工及精切削加工過程中，需根據(jù)粗切削加工后的余量參數(shù)確定最終吃刀量，實際加工參數(shù)應依據(jù)切削用量手冊、數(shù)控機床說明書、加工經(jīng)驗進行確定；②吃刀深度。在符合數(shù)控加工要求前提下，吃刀深度可與加工余量保持一致，采用該方式提高加工效率；③進給速度。通常情況下，粗車、精車的進給速度分別處于0.2～0.5 mm/r、0.05～0.1 mm/r 范圍內(nèi)；④主軸轉速。粗車、精車的主軸轉速適用范圍分別為600～1000 r/min、1200～15 000 r/min。

3.6 工藝文件

為確保零部件數(shù)控加工精度與效率，在明確加工方案及加工參數(shù)基礎上，可編制并填寫工藝文件，工藝文件主要為加工刀具記錄表與加工工藝卡，其中為更好地指導加工過程，加工刀具記錄表應詳細記錄粗車、精車左側及右側的刀具信息。

4 結束語

技術人員采用數(shù)控車床刀偏方式進行切槽加工時，應基于零部件加工要求確定對刀方式、車削模式，并完成切槽刀編程，應用試切法保障加工精度。采用數(shù)控機床刀偏進行刀尖車削切槽加工時，應合理確定刀偏方式與車削模式，對槽刀磨損進行控制，并搭建信息模型。此外，將數(shù)控車工刀偏槽刀加工應用到軸類零件中時，應做好工藝性分析及數(shù)據(jù)處理，確定零件裝夾方案、加工方案、刀具車削用量及工藝文件，以保證最終加工精度。