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複雜溝槽車削（xuē）加工工藝分析

2022-12-26 來源：江蘇科技大學工程訓（xùn）練中心　作者：洪超

摘要：分（fèn）析車削加工溝槽類零件加工工（gōng）藝，解析數控車床各種溝槽加工指令，比較G75、G73、G72指令加工溝槽的特（tè）性，總結G72指令編程加（jiā）工時的注意事項。結合加工（gōng）實（shí）例，闡明G72指令（lìng）車削複雜溝槽零件的加工工藝和編程方法。G72加工複雜溝槽的獨特效能證明，選擇合適的加（jiā）工工藝和方法，靈活（huó）運用編（biān）程令，是高（gāo）效加工和綠色製造的重要途徑。

關鍵詞：複雜溝槽；加工方法；G72指令；加工（gōng）效率

1、序言

溝槽形狀零件是（shì）車削加工中常見的產品，不同類型（xíng）溝槽的加工工藝設計（jì）是保證零件加工（gōng）精度的關鍵。零件加（jiā）工（gōng）過程是根據零件圖樣要求，對溝槽類型進（jìn）行識別與分析，確定溝槽類型，進（jìn）行加工工藝編排、加工路線軌跡設計（jì）、加工程序（xù）編寫及（jí）刀具、量具準備等。零（líng）件加工工藝的選擇直接影響到加工零件質量和加（jiā）工效率。

在車床加工過程中，會遇到各種溝槽類（lèi）零件，例如軸（zhóu）肩位（wèi）置的溝槽加工、內孔台階的溝槽加工等。一般會選擇切槽刀（dāo）來完成這種（zhǒng）普通溝槽類零（líng）件的加工，但遇到複雜溝槽零件（帶有（yǒu）斜槽或槽肩，槽根處有倒（dǎo）角、倒圓角（jiǎo）或（huò）圓弧組成的溝槽麵的（de）零件）時，由於（yú）普通車床加工溝槽一般采用成型（xíng）刀，其具有剛性且刃磨困難，所以當溝槽深且（qiě）窄或槽邊為曲（qǔ）線時，使用普通車床就難以加（jiā）工。數控車床則是按照零件的表麵軌跡進行編程，使用通用刀具，刀具（jù）的刀尖按編程軌跡進行加工，特別是圓弧和錐麵（miàn）的加工，普通車床無（wú）法比擬。

2、數控車削加工複雜溝槽

2.1 加（jiā）工（gōng）工藝

數控加工時首先要編製加工程序，FANUC數控係統是數控車床實際生產加工中使用最廣泛的係統。加工零（líng）件程序編製時，常用循環指令有G71、G72和G73，加工使（shǐ）用時比較簡單。在生產加工中（zhōng），溝槽加工也是數控車削常見的（de）加工類（lèi）型之一，加工（gōng）中會遇到各種形狀的溝（gōu）槽。在（zài）FANUC數控（kòng）係統中（zhōng），切削溝槽常使用G75循環指令，但是G75隻適合切削簡單的直溝（gōu）槽。當加工需一次完成斜槽或者槽肩和槽根處有倒角、倒（dǎo）圓角的複雜槽型時，G75指令就不再適用。

G73指令可加工複雜（zá）溝槽（cáo），但由於加工時刀具是沿工件表麵（miàn）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（yě）可加工複雜溝槽，但編程複雜，使用不方便。而G72指令卻可以簡（jiǎn）單方便地（dì）實現複雜溝槽加工。

2.2 G72指（zhǐ）令（lìng）簡介

FANUC係統（tǒng）數控車床G72指令是端（duān）麵複合循環加（jiā）工指令，主（zhǔ）要用於盤類零件的加工，是（shì）軸向進給、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（jiàn）、刀具的不同，其加工範圍也不同。在實際生產（chǎn）中，通（tōng）常采用切削刃平行於軸線的90°偏刀，對軸向尺寸精度要求相對（duì）較高、對徑向尺寸精度要求較低，零件輪廓外形單調遞增（zēng）或單調遞減，對直徑相差較大（dà）的盤套類零件毛坯進行車削加工。內孔和長度短、直徑差大的零件端麵（miàn）則采用刀刃平行於軸（zhóu）線的鏜孔刀加工。從指令定義（yì）上G72指（zhǐ）令與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，而且（qiě）它可以進行曲（qǔ）麵輪（lún）廓的（de）描述加工。同樣（yàng），對於內環槽的加工也可以采用循環指令（lìng）。綜上所述（shù），G72指令（lìng）加工特點符合複雜溝槽加（jiā）工需求，可以選用。

2.2 刀（dāo）具選擇

溝槽加（jiā）工刀具不能使（shǐ）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（jiā）工工件，它具有軸向切削強（qiáng）度差、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，刀具強度高，軸向切削性能較好，但徑向切（qiē）削阻力（lì）大。刀具寬度較小時，軸向切削性能差，徑向切削力小。所以切槽刀在加工時應選擇合適的寬度（dù），以滿足加工需要，同時盡量縮短刀具的長度（dù），刀具長度比槽深長3～4mm即可。切斷（duàn）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（jiā）工（gōng）工（gōng）件的外（wài）徑尺寸和加工表麵的粗糙度。

2.3 編程軌跡選擇

G72指令的粗加工切削軌跡（jì）路線為從右到左（zuǒ）、退刀至工件端麵的安全處。精車路線是從左到右、自大直徑到小直徑（jìng），這樣可加工因（yīn）大直徑（jìng）差預留的軸向加工餘量。精（jīng）、粗加工的起點、終點不同，粗、精（jīng）加工圓弧指（zhǐ）令程序的順逆圓正好相反。係統規定精加工程序的第一個程序段隻能沿（yán）Z方向進刀，不能出現X軸的（de）運動指令。G72指令（lìng）加工時可使用正反兩個（gè）方向加工溝槽，編程和加工既簡單又方便，縮短（duǎn）了加工時間，提高了生產效率。

2.4 退刀量選擇

用G72指令編寫切槽加工程序時，Z軸方向不（bú）能有退刀量，並且不留（liú）精車Z向的餘量，因此G72指令中的R值和第二行中（zhōng）的W值（zhí）必須為0。在編寫精車輪廓時，切斷刀是左右兩個（gè）刀尖加工，對（duì）刀是以左刀尖對刀（dāo），加工溝槽（cáo）時，槽右側由右刀尖加工。必須考慮到切槽刀的寬度，加工長度應減去刀具（jù）的寬（kuān）度。

2.5 切削（xuē）用量選擇

加（jiā）工時背（bèi）吃刀量的大小選用一定要慎重。采用切斷刀加工（gōng）時，背吃刀量過大，殘留餘量就較大，精加工時軸向切削力大，刀具加工（gōng）時會變形甚至損壞，影響加工質量；背吃刀量過小，加工效率（lǜ）就低。應根據不同的加工材料（liào）和刀具，選擇合（hé）理的背（bèi）吃刀量。由於是選用切斷（duàn）刀加工，所以（yǐ）應選用較小的進刀速度和合理的切削速度。加工時使用冷卻液，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。由於是非單調遞增的輪（lún）廓，所以應首先考慮使用G73來編製加工程序。但加工時刀具（jù）沿工件表麵輪廓運（yùn）動，空行程很多，加工效率極低，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（le）切槽刀本身強度差的問題，每（měi）次加工（gōng）的（de）背吃刀量必須很小，極大地影響了加工效（xiào）率。使用G72指令加工時，刀具幾乎沒有空行程，其（qí）運行（háng）軌跡完全符合切槽（cáo）刀所擅長的徑向進給（gěi）切削方式，提高了（le）零件的加工效率。

a）二維示意（yì）

b）三維造型

圖1特（tè）殊形狀零件

3.2 加工刀具和切削用量（liàng）選擇

為了保證刀具的強度，車刀伸出比槽深（shēn）長3～5m m。裝刀時（shí）保證主刀（dāo）刃與工件軸線平（píng）行，即主刀（dāo）刃與工件外（wài）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，精車轉速為750r/min；粗車（chē）進給量為0.05mm/r，精車進給量為（wéi）0.05mm/r，背吃刀量為（wéi）2mm。

3.3 加工程序

4、結束語

在（zài）機械機床加（jiā）工過程中，加工零（líng）件（jiàn）複雜多樣，特別是輪廓曲（qǔ）線（xiàn）的形（xíng）狀及位置千變萬（wàn）化，加上材料（liào）、批量等多方麵因素的影響，在對具體零件製定加工工藝（yì）時，應該進行具體分析和（hé）區別對待，靈活處理。通過上述分析，可以清楚認識到，零件加工方法很多，正確選擇加（jiā）工工藝和方法，熟（shú）練（liàn）掌握和運用指令，不但可以加工常規或非常（cháng）規的各種結構形式零件，甚至能（néng）創造性地運用到（dào）一些特殊零件上，解決一些較（jiào）難的加工問題，實現高效加工和綠色製造。

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