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改進換（huàn）刀點設置提（tí）高數控車床的加工效率的研究

2016-11-24 來源：雲南工業技師學院作者：方開林

摘要:隨著我國社會和經濟的（de）發展,機械製造業的發展也不斷加快。數控車床是機械製造行業生產和製造中（zhōng）的重要環節,提高數控車（chē）床在實際生產（chǎn）中的加工效率有助於提高生產數量和質量,降低生（shēng）產成本以及提高企（qǐ）業競爭力的關鍵。數控車床在進行批量加工時需要采取換刀的方式,而（ér）如何改進換刀（dāo）點的設（shè）置是達到減少換刀輔助時間,降低加工成本和機器（qì）損耗,以及提（tí）高（gāo）加工效率目的的關鍵。本文就數控車床批量（liàng）加工實（shí）例（lì）中（zhōng）如何改進換刀（dāo）點設置,以減少加工（gōng）成本,提高加工效（xiào）率進行了研究。

關鍵詞:數控車（chē）床換刀點加工（gōng）效率（lǜ）

1.前言

在機械製造（zào）行（háng）業中,尤其是批量（liàng）生產以及大批量生產中,運用數控車床進（jìn）行大規模的生產、製作（zuò）和加工,不僅要求產品的質量（liàng）要達到規定（dìng）的標準,還要求提高加工效率,並且（qiě）在加工過程中保證產品的良（liáng）好性能,這也是提高企業經濟效益和競爭力的關（guān）鍵要素（sù）之一[1]。因（yīn）此,要精細合（hé）理的設置（zhì）刀具（jù）的排列順序、使用（yòng）順序,安排走（zǒu）刀的路線,選擇合適的（de）夾具。在加工的過程中,要選擇簡單、便捷的方法來更換（huàn）刀具,盡可能的減（jiǎn）少換刀（dāo）所（suǒ）消耗的時間（jiān）,減小對機床的摩擦損耗,減少加工製造的成本,故而改進換刀（dāo）點設置是提高數（shù）控車床加工效率（lǜ）的基礎。本（běn）文以N . E . F . C T 4 0 型數控車床( 德國GILDEMEISTER公司（sī）生產)為實（shí）例研究對象,探究換刀點設置的改進方案,以（yǐ）求進一步降低運行成本,提高加（jiā）工效（xiào）率。該型號數（shù）控車床為後置刀盤,刀盤有12個刀位,不（bú）同的（de）換刀點有特（tè）定的安放（fàng）方法。

2.換（huàn）刀點的安放方法

數控車床換刀點的安方主要包括兩種方法,分（fèn）別（bié）是固定式換刀和跟隨式（shì）換刀。

2.1 固定式換刀

固定（dìng）式換刀從字麵理解就是換刀點是固定的,不會隨著工件坐標係位置（zhì）的變動而改變,通常該換刀點（diǎn）會設（shè）在安全性最高（gāo）的（de）位置,該位置在換刀時刀盤及刀架上的任何刀具都不會同工件發生碰撞（zhuàng）。刀盤上的刀具全部處於第一象限（xiàn）,而工件處於（yú）第三象限,即軸向上長度最長的刀具決定（dìng）換刀點的軸向位置,而徑向（xiàng）最長的刀具則決定換刀點的徑向位置。雖然（rán）這種換刀點位置在換刀時刀（dāo）盤及（jí）刀架上的任何刀具都不會同工件發生碰撞（zhuàng）,而且調試簡便,適用於單件或者小批量生產,但（dàn）是這樣會加（jiā）大刀具和需加工零件表麵的加工距離,加重對車床的（de）磨（mó）損,降低加工效率（lǜ）,尤其（qí）是應用在大批量生產中往往弊大於利,不建議采用[2]。

2.2 跟隨式換刀

跟隨式換刀采用GO快速定（dìng）位指（zhǐ）令而不用機床數控係統提供的回換刀指令,從而能夠（gòu）有效的將換刀路（lù）線縮短。跟隨式換刀（dāo）要求到盤上所有刀具都要（yào）按照加工工件的順序進行排列放置,在換刀時（shí）首先（xiān）要仔細計算和確定好每一把刀具的換刀位置（zhì）,以確保刀具不會（huì）同工（gōng）件發生碰撞（zhuàng）,而不（bú）用（yòng）考慮換刀時刀盤及刀架上的全部刀具（jù）是否會和工件碰撞。通常是（shì）在情況下加（jiā）工大批量工件,加工過（guò）程（chéng）中要用（yòng）到的刀具數量較多、類型較多、以及軸向和徑向尺寸差值較大的情況下采用跟隨式換刀。此外,跟隨式換刀可以實（shí）現一（yī）次裝夾加工多個工件[3]。

跟隨式換刀是從第一把刀具（jù）開始（shǐ）調試的,主要調試方（fāng）法包括兩種。其中一種方法是直接在車床上進行調試,雖然很（hěn）直觀但是會延長（zhǎng）輔助時間,第一把外圓刀的安裝（zhuāng）位（wèi）置不與第二（èr）把外圓刀的位置重（chóng）合,橫向和軸向的坐標原點以第一把刀（dāo）的刀尖（jiān）為準,第二把刀在此基礎上改變△X、△Z(其它刀與基準刀在X軸即橫向和Z軸即軸向（xiàng）上的差值)。如（rú）此便能使所有（yǒu）刀具可以再最近的地方實（shí）現換（huàn）刀,以大大減少換刀是刀具空走刀的路程,進一步提高（gāo）加工效率。另一種方法是采用機外對刀儀對刀,對刀儀（yí）將測量得到的數（shù）據（jù）按一定的方法（fǎ）進行（háng）直（zhí）接（jiē）計算,然後寫入相應的程序,從而直接得到程序中（zhōng）所有使用刀具的刀尖位置（zhì）差。但是必須保（bǎo）證計算準確沒有誤差,否則會導致換刀時發生刀具和工件的摩擦和碰撞,對刀具和工（gōng）件造成損壞,甚至（zhì）損壞數控車床。

跟隨式換刀在換刀（dāo）時要參考換刀點位置（zhì）和刀具的準確參數,尤其是在工件的加工過程中,一旦刀具的安裝位置出現變化（huà）就必須據此（cǐ）重新設置程序中的相關換（huàn）刀點。例如,在數控車削（xuē）的實際（jì）生產（chǎn）過程中（zhōng）,一（yī）般要采取排刀（dāo）法（fǎ）,這是一個鍾加工（gōng）效率較高的安排走刀路線（xiàn）的方法,需要參考工件（jiàn）的大小尺寸和幾何形狀,在刀具排列方式換刀的過程中並不需要轉動刀盤或刀塔,從（cóng）而有效的提（tí）高了加工的效率。例如,此次實例中需加工工件的材料為鋁,毛坯為管材,加工中所用到的道具主要有外圓精車刀、內圓精車刀、外圓粗車刀、內（nèi）圓粗車（chē）刀、螺（luó）紋車刀以及（jí）切槽刀等,按照一定的順序排列放（fàng）置於刀架上。其中內圓粗車刀和（hé）外圓粗車刀背靠背並列在一起,兩刀刀尖之間的距離應不超過管材毛坯的內（nèi）徑,以求在工（gōng）件（jiàn）加（jiā）工過程中防止主軸反轉（zhuǎn）,使主軸始終保持朝一個方向轉（zhuǎn）動,內圓粗車刀和外圓精車刀刀尖之間的距離要大於管材毛坯內外徑的差。加工過程中在進行排刀時要根據程序和刀具位置,可（kě）以采用編程的方法為每一把刀（dāo）設置坐標係,采取坐標指令,也可以將所有刀具設置在同一個坐標係,由（yóu）程序（xù）坐標係補償刀具間位置的差值,但是（shì）在使用（yòng）這種排刀法跟（gēn）換刀具時如果刀具出現磨損,更換時要以刀具（jù）刀（dāo）尖的實際位置為標準,重新調整換（huàn）刀程序。

3.結語（yǔ）

數控車床是機械製（zhì）造領域中（zhōng）的重要部分,在（zài）實際操作過程中直接決定著製作和加（jiā）工的效率,而刀具的先進性、換刀點位置的選取、編程質量、供氣質量以及對車床管理的科學性都是影響數控機床加工有效率（lǜ）的關鍵因素,其中換刀點設置的改進又是重中之（zhī）重,換點設置的合理性不僅能減少（shǎo）對車床的損害,降低（dī）加工成本,而且能夠有效的提高加工效率。

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