複雜溝槽車削加工工藝分析
2022-12-26 來源：江蘇科技大學（xué）工程訓練中心（xīn） 作者（zhě）：洪超
摘要：分析車削加工溝槽類（lèi）零件加工工藝，解析數控車床（chuáng）各種溝槽加工指令，比較G75、G73、G72指令加工溝（gōu）槽的特性，總結G72指令（lìng）編程加工時的注意事項。結合加工實例（lì），闡明G72指令車削複雜溝槽零件的加工（gōng）工藝和編程方法。G72加工複雜溝槽的（de）獨特效能證明，選擇合適的加工工（gōng）藝和方法（fǎ），靈活運用編（biān）程令，是高效加工和綠色製造的重要途徑。
關（guān）鍵詞：複雜溝槽（cáo）；加工方法；G72指令；加工效率（lǜ）
1、序言
溝槽形狀零件是車削加工中常見（jiàn）的產品，不同類型溝槽的加工工（gōng）藝設計是保證零件加工精度（dù）的關鍵。零件加工過（guò）程是根據零件（jiàn）圖（tú）樣要求，對溝（gōu）槽（cáo）類型進行識別（bié）與分析，確定溝槽類型（xíng），進行加工工藝編排、加工路線軌跡設計（jì）、加工程序編（biān）寫及刀具、量具準備等。零件加工工藝的選擇（zé）直接影響到加工零件質（zhì）量和加工效（xiào）率（lǜ）。
在車床加工過程中，會遇到各種溝槽類零件，例如軸肩位置的溝槽加工（gōng）、內孔台階的溝槽加工等。一般會選擇（zé）切槽刀來完成這（zhè）種普通溝槽類零件的加（jiā）工，但（dàn）遇到複雜溝槽零（líng）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麵的零件）時，由於普通車床加工溝槽一般采用成型刀，其具有剛性且刃磨困難，所以當溝（gōu）槽深且窄或槽邊為曲線時，使用普通車床就難以加工（gōng）。數控車床則是按照零件的表麵軌跡進行編程（chéng），使用（yòng）通用刀（dāo）具，刀具的刀尖按編程軌跡進行加工，特別是圓弧和錐麵的（de）加工（gōng），普通車床無法（fǎ）比擬。
2、數控車（chē）削（xuē）加工複雜溝槽
2.1 加工工藝
數控加工時首先要（yào）編製加工程序，FANUC數控係（xì）統是數控車床實際生產加工中使用最廣泛（fàn）的係統。加工（gōng）零（líng）件程（chéng）序（xù）編製時，常用（yòng）循環指令有G71、G72和G73，加工使用時比較簡單（dān）。在生產加工中，溝槽（cáo）加工也是數控車削常見的加工類型之一，加工中會遇到各種形狀的溝槽。在FANUC數控係統中，切削溝槽常使用G75循環指令，但是G75隻（zhī）適合切削簡單的直溝槽（cáo）。當加工需（xū）一次完成（chéng）斜槽或者槽肩和槽根處（chù）有倒角、倒圓角的複雜槽型時，G75指令（lìng）就不再適用。
G73指（zhǐ）令可加工複雜溝槽（cáo），但由於加工時刀具是沿工件表麵輪廓層層深入加工，所以（yǐ）空行程很多，加工（gōng）效（xiào）率較低。宏程序（xù）也可加工複雜溝槽，但編程（chéng）複雜，使用不方便。而G72指令卻可以（yǐ）簡單方便地實現複雜溝槽加工。
2.2 G72指令簡介
FANUC係統數控車（chē）床G72指令是端麵複合循（xún）環加工指令（lìng），主（zhǔ）要用於盤類零（líng）件的加工，是軸向進（jìn）給、徑向切削的端麵加工循環指令。G72指令的功能根據加工工件、刀具的不同，其加工範圍也（yě）不同。在（zài）實際生產中，通常采用切削刃平行於（yú）軸線的90°偏刀，對軸向尺寸精度要求相對較高、對徑向尺寸精度（dù）要求較低，零件輪廓外形單調遞增（zēng）或單調（diào）遞減，對直徑相差較大的（de）盤套類零件毛坯進行車削加工。內孔和長度短、直徑差大的零件端（duān）麵則采用刀刃平行（háng）於軸線的（de）鏜孔（kǒng）刀加工。從（cóng）指令定義上G72指令與（yǔ）溝槽加工無任何關係，但是G72指令切削方向與溝槽的切削方向相同（tóng），而且它可以進行曲麵（miàn）輪廓的描述加（jiā）工。同樣（yàng），對於內環槽的加工也可以采用循環指令。綜上所述，G72指令加工特點（diǎn）符合複雜（zá）溝槽加工需求，可以選用。
2.2 刀具選擇
溝槽加工刀具不能（néng）使用外圓車刀，而應選擇切槽刀。切槽刀一般用於切斷或切槽的加工，且切槽刀的兩個刀尖都可加工工件，它具有（yǒu）軸向切削強度（dù）差、徑向切削性能好的特點。切斷刀的寬度與刀具的強度、切削時的切削阻力有關。刀具寬度較大時，刀具（jù）強度高，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（jiā）工時應選擇合（hé）適的寬度，以滿足加工需要，同（tóng）時盡量縮短刀具的長度，刀具長度比槽深長（zhǎng）3～4mm即可。切斷刀的兩個副偏角必須對稱，主切削刃應平直且粗糙度較高，以保證加工工件的外徑尺寸和（hé）加工表麵的粗糙度。
2.3 編程軌跡選擇
G72指令的粗加工切削（xuē）軌跡路線為從右（yòu）到左、退刀至工件端麵的安（ān）全處。精車路線是（shì）從左到右、自大直徑到小直徑，這樣可加工因大直徑差預留的軸（zhóu）向加工餘量。精、粗加工的起（qǐ）點、終（zhōng）點不同，粗、精加（jiā）工圓弧指令程序的順逆圓（yuán）正好相反。係（xì）統規定精加工程（chéng）序的第（dì）一個程序段隻能（néng）沿Z方（fāng）向進刀，不能出現X軸的運動指令（lìng）。G72指令加工時可使用正反兩個方向加工溝槽，編程和加工（gōng）既簡單又方便，縮短了加工（gōng）時間，提高了生（shēng）產（chǎn）效率。
2.4 退刀量選（xuǎn）擇
用G72指令編寫切槽加工程序（xù）時，Z軸方向不能有退刀量，並且（qiě）不留精（jīng）車Z向（xiàng）的（de）餘量，因（yīn）此G72指令中的R值和第二行中的W值必須為0。在編寫精車輪廓時，切斷刀是左右兩個刀尖加工，對刀是以左刀尖對刀，加工溝槽時，槽右側由右刀尖加工。必須考（kǎo）慮到切槽刀的寬（kuān）度，加工長度應減去刀具的寬度。
2.5 切（qiē）削用量選擇（zé）
加工時背吃刀（dāo）量的大小選（xuǎn）用一定要慎重。采（cǎi）用切斷刀加工時，背吃刀（dāo）量過大，殘留餘量就（jiù）較大，精加工時軸向切削力大，刀具加（jiā）工時會變形甚至損壞，影響加（jiā）工（gōng）質量；背吃刀量過小，加工效率就低。應（yīng）根據不同的加工材料和刀具，選擇合理的背（bèi）吃刀量。由於（yú）是選用切斷刀加工，所以應選用較（jiào）小的進刀速度和合理的切削速度。加工時使用冷卻（què）液（yè），以保證排屑和冷卻正常。
3、加工實例
3.1 特殊形狀零件
特殊形狀零件如圖1所示。由於是非單調（diào）遞增的輪廓，所以應首先考慮使用（yòng）G73來編製加工（gōng）程序。但（dàn）加工時刀（dāo）具沿工件表麵輪廓運動，空行程很多（duō），加（jiā）工效率極低，加上G73運行軌跡是采用切槽刀的副刀刃來加工的，這樣就暴露了切槽刀本身強度差（chà）的問題，每次加工的背（bèi）吃刀量必（bì）須（xū）很小，極大地影響了加工效率。使用G72指令加工時，刀具幾乎沒有空行（háng）程，其運行軌跡完全符合切槽刀所擅長的徑向進給切削方式，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（jiàn）
3.2 加工刀具和切削用量選擇
為（wéi）了（le）保證刀具的強度，車刀伸出比槽深長3～5m m。裝刀時保證（zhèng）主刀刃（rèn）與工件軸線平行，即（jí）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號刀位。粗車轉速為550r/min，精車轉速（sù）為750r/min；粗車進給量（liàng）為0.05mm/r，精（jīng）車進給（gěi）量為0.05mm/r，背吃刀（dāo）量為2mm。
3.3 加工程序
4、結束語
在（zài）機械機床加工過（guò）程（chéng）中，加工零件複雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變萬化，加上材料、批量等多方麵因（yīn）素的影響，在（zài）對（duì）具體零件製定加工工藝（yì）時，應該進行具體分析和（hé）區別（bié）對待，靈活處（chù）理。通（tōng）過上述分析（xī），可以清（qīng）楚認識到，零件加工方法很多，正（zhèng）確選擇加工工藝和方法，熟練掌握和運用指令，不（bú）但可以加工常規或非常規的各種結構形式零件，甚至能創造性地運用到一（yī）些特殊零件上，解決一些較難的加工問（wèn）題，實現高效加工和綠色製造。
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