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複雜溝槽（cáo）車削加工工藝分析

2022-12-26 來源：江蘇科技（jì）大學（xué）工程訓（xùn）練中心　作者：洪超

摘要：分析車削加工溝槽類零件（jiàn）加工工藝，解（jiě）析數控（kòng）車床各種溝槽加工指令，比較G75、G73、G72指令加工溝槽（cáo）的（de）特（tè）性，總結G72指令編程加工時的注意事項。結合加工實例，闡明G72指令車削複雜溝槽零件的加工工藝和（hé）編程方法。G72加工複雜溝槽的獨特效能證明，選擇合適的加工工藝和方（fāng）法，靈活運用編程（chéng）令，是（shì）高（gāo）效加工和綠色製造的重要（yào）途徑。

關鍵詞：複雜溝槽；加工方法；G72指令；加工效率

1、序言

溝槽形狀零件是車（chē）削加工中常見的產品，不同類型溝槽的加工工藝設計是保證零（líng）件加工精度的關鍵。零件加工過程是根據零件圖樣要求，對溝槽類（lèi）型進行（háng）識別與分析，確定溝槽類型，進行加工工藝編排、加工路線軌跡設計、加（jiā）工程（chéng）序（xù）編寫及刀具（jù）、量具準備（bèi）等。零件加工工藝的選擇直接影響（xiǎng）到加工零件（jiàn）質量（liàng）和加（jiā）工效率。

在車床加工過程中，會遇到各種溝槽類零件，例如（rú）軸肩位置（zhì）的溝槽加工、內孔台階的溝槽加（jiā）工等。一般會選擇（zé）切（qiē）槽刀來完成這種普通溝槽類零件的加工，但遇到複（fù）雜溝（gōu）槽零件（帶有斜槽或槽肩，槽根處有（yǒu）倒角、倒圓角或圓弧組成的溝槽麵的零件）時，由（yóu）於普通車床加工溝（gōu）槽一般采用成型刀，其具有剛（gāng）性且刃磨困難，所以當溝槽深且窄或槽邊為曲線時，使用普通車床（chuáng）就難以加工。數控車床（chuáng）則是按照零件的表麵軌跡進行編程，使用通用刀具，刀具的刀尖按編程軌跡進行加工（gōng），特（tè）別是圓弧和錐麵的加（jiā）工，普通車床無法（fǎ）比擬。

2、數控車削（xuē）加工複雜溝槽

2.1 加工工藝

數（shù）控加工（gōng）時首先要編製加工程序，FANUC數控係統是數控車床（chuáng）實際生產（chǎn）加（jiā）工中使用最廣泛的係統（tǒng）。加工零件（jiàn）程（chéng）序編製時，常用循環指令有G71、G72和G73，加工使（shǐ）用（yòng）時比較簡單。在生產加（jiā）工中，溝（gōu）槽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（xíng）狀的溝（gōu）槽。在FANUC數控係統中，切削溝槽常使用G75循環指令，但是G75隻適合切削（xuē）簡單的直溝槽。當加工需一次完成斜槽或者槽肩和（hé）槽根（gēn）處有倒角、倒圓角的複雜槽型時，G75指令就不再（zài）適用。

G73指令可加工複雜溝槽，但由於加工時刀具是沿工件表麵輪廓層層深入加（jiā）工，所以空行程很多，加（jiā）工效率較低。宏程序也可加工複雜溝槽，但（dàn）編（biān）程複雜，使用不方便。而G72指令卻可以簡單方便地（dì）實現複雜溝槽加工。

2.2 G72指令簡（jiǎn）介

FANUC係統數控車床G72指令是端麵複合循環加工指令，主要（yào）用於盤類零件的加工，是軸向進給、徑向切削的（de）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（gōng）範圍也不同。在實際生產中，通常采用切削刃平行於軸線的（de）90°偏刀，對軸向尺寸精度要求相對較高、對徑向尺寸精度要求較低，零件輪廓外形單調遞增或單調遞減，對直徑相差較大的盤套類零件毛坯進行車（chē）削加工。內孔和長（zhǎng）度短、直徑差大的零件端麵則（zé）采用刀刃平行於軸線的鏜孔刀加工。從指令定義上G72指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（qiē）削方向相同，而且它可以進行曲麵輪廓的描（miáo）述加工。同（tóng）樣，對於內環槽的加工也可以采用循環指令。綜上所述，G72指令加工特點符合複雜溝槽加工需（xū）求（qiú），可（kě）以選用。

2.2 刀具選擇

溝槽加工刀具不能使（shǐ）用外圓車刀，而應選擇切槽刀。切槽刀一（yī）般用於切斷或切槽（cáo）的加工，且切槽刀的兩（liǎng）個刀尖都可加工（gōng）工件，它具有軸向切削強度差、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（dù）較大時，刀具強度高（gāo），軸向（xiàng）切削性能較好，但徑向切（qiē）削阻（zǔ）力大。刀具寬度較（jiào）小時，軸向切削性能差，徑向切削（xuē）力小。所以切槽刀在加工時應選（xuǎn）擇合適的寬度，以滿足加（jiā）工需要，同時盡量縮短刀（dāo）具的長（zhǎng）度，刀具長度比槽（cáo）深長3～4mm即可。切斷刀的兩個副（fù）偏角必須對稱，主（zhǔ）切削刃應平直且（qiě）粗糙度較高，以保證加（jiā）工工（gōng）件的外徑尺（chǐ）寸和加工（gōng）表麵的粗糙度。

2.3 編程軌跡選擇

G72指令（lìng）的（de）粗加（jiā）工切削軌跡路（lù）線為從右到左、退刀至工件端（duān）麵的安全處。精車路線是從左到右、自大直徑到小直徑，這樣可加工因大直徑差（chà）預留的軸向加工餘（yú）量。精、粗加工的起（qǐ）點、終點不同，粗、精加工圓弧指令程序的順逆圓（yuán）正好相反。係統規定精加工程序的第一個程序段隻能沿Z方向進刀，不能出現X軸的運動指令。G72指令加（jiā）工時（shí）可使用正反兩個方向加工溝槽，編程和加工既簡單又方（fāng）便，縮短了加工（gōng）時間，提高了生產效率（lǜ）。

2.4 退刀量（liàng）選（xuǎn）擇

用G72指令編寫切槽加工程序時，Z軸（zhóu）方向不（bú）能有退（tuì）刀量，並且（qiě）不留精車Z向（xiàng）的（de）餘量，因此G72指令中的R值和第二行（háng）中（zhōng）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（bì）須考慮到切槽（cáo）刀的寬度，加工長度（dù）應減去刀具的寬度。

2.5 切削用（yòng）量選擇

加工時背（bèi）吃刀量的大小選用（yòng）一定要慎重。采用切斷刀加（jiā）工（gōng）時（shí），背吃刀量過大（dà），殘留餘量就較大，精加工時軸（zhóu）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，加工效率就低。應根據不同的加工（gōng）材料和刀具，選（xuǎn）擇合理的背吃刀（dāo）量。由於是選用切斷刀加工，所以應選用較小（xiǎo）的進刀速度和（hé）合理的切削速度。加工時使用冷卻液，以保證排屑和（hé）冷卻正常。

3、加工實例

3.1 特（tè）殊形狀（zhuàng）零件

特殊形狀零件如圖1所示。由於是非單調遞增的（de）輪廓，所以應首先考慮使用G73來編製加工程序。但加工（gōng）時（shí）刀具沿工件表麵輪廓運動，空行程很多，加工效率極低，加（jiā）上（shàng）G73運行（háng）軌跡是采（cǎi）用切（qiē）槽刀的副刀刃來加（jiā）工的，這樣就暴露了（le）切槽刀本身強度（dù）差的問題，每次加工的背吃刀（dāo）量必須很小，極大地影響了加工效率。使用G72指令加工時（shí），刀具幾乎沒有空行程（chéng），其運行軌跡完全符合切槽刀所擅長的徑向進（jìn）給切削方（fāng）式（shì），提高了零件（jiàn）的加工效率。

a）二維示意

b）三維（wéi）造型

圖（tú）1特殊形狀零件

3.2 加工（gōng）刀具（jù）和（hé）切削用量選（xuǎn）擇

為了保證刀具的強度，車刀伸出比槽深長3～5m m。裝（zhuāng）刀時保證主刀刃與工件軸線平行，即主（zhǔ）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（qiē）槽刀（刀寬4mm），安裝在4號刀位。粗（cū）車轉速為550r/min，精車轉速為750r/min；粗車進（jìn）給量為0.05mm/r，精車進給量為0.05mm/r，背吃刀量為2mm。

3.3 加工程序

4、結束語

在（zài）機械（xiè）機床加工（gōng）過程中（zhōng），加工零件複雜多（duō）樣，特別是輪廓曲線的（de）形狀及位置千變萬化，加上材料、批量等多方麵因素的影響，在對具（jù）體零件製（zhì）定加工工藝時，應（yīng）該進行具體分（fèn）析和區別對待，靈活處理。通過上述分析，可以清楚認識到，零件加工方法很（hěn）多，正確選擇加工工藝和方法，熟練掌握和運（yùn）用指令，不但（dàn）可以加工常規（guī）或非常規的（de）各種結構形式零件，甚至能創造（zào）性地運（yùn）用到一些特殊零件上，解決一些較難的（de）加工問題，實現高效加工和（hé）綠色製造。

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