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複雜溝槽（cáo）車削加（jiā）工工藝分析

2022-12-26 來源：江蘇科（kē）技大學工程訓練中心　作者：洪超

摘要：分析車（chē）削加工溝槽類零件加工工藝，解析數控車床各種溝槽加工指令，比較G75、G73、G72指令加工溝槽的特性，總結G72指令編（biān）程加工時的注意事項。結合加工實（shí）例，闡明G72指令車削（xuē）複雜溝槽零件的加工（gōng）工藝和（hé）編（biān）程（chéng）方法。G72加工複雜溝槽（cáo）的獨（dú）特效能證明，選擇合適的加工工藝和方法，靈活（huó）運用編程令，是高效加工和綠色製造（zào）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

溝槽形狀零件是車削加工中常見的產品（pǐn），不同類型溝槽的加工工藝設計是保證零件加（jiā）工精度的關鍵。零（líng）件加工過程是根（gēn）據零件圖樣（yàng）要求，對溝槽類型進行識別與（yǔ）分析，確定溝槽類型，進行加工工藝編（biān）排、加工路線軌跡設計、加工程序編寫及刀具（jù）、量具準備等。零件加工工藝的選擇直接影響到加工零件質量和加工效率。

在車床加（jiā）工過程中，會遇到各種溝槽類零件，例如軸肩位置的（de）溝槽加工、內（nèi）孔台階的溝槽加工等。一般會選擇切槽刀來完成這（zhè）種普通溝槽類零件（jiàn）的加（jiā）工（gōng），但遇（yù）到複雜溝槽（cáo）零件（帶有（yǒu）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（bān）采用成型刀，其具有剛性且刃磨（mó）困難，所以當溝槽深（shēn）且窄或（huò）槽邊為曲線（xiàn）時，使用普（pǔ）通車床就（jiù）難以（yǐ）加工。數（shù）控車床則是按照零件（jiàn）的表麵軌跡進行（háng）編程，使用通（tōng）用刀具，刀具的刀尖按編程軌跡（jì）進（jìn）行加（jiā）工，特別是圓弧和錐麵的加（jiā）工（gōng），普通車床無法比擬。

2、數控車削加工複雜溝槽

2.1 加工（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（chē）床實際生產加（jiā）工中使用（yòng）最廣泛的係統（tǒng）。加工零件程序編製（zhì）時，常用循環指令有G71、G72和G73，加工（gōng）使（shǐ）用（yòng）時比較簡單。在生產加工中，溝槽加工也是數控車削常見的加工類型之一，加工（gōng）中會遇（yù）到各種形（xíng）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隻適（shì）合切削（xuē）簡（jiǎn）單的直溝槽。當加工需一次完成（chéng）斜槽或者槽肩（jiān）和槽根處有倒角、倒圓角的複雜槽型時，G75指令就不再適用。

G73指令可（kě）加工複雜（zá）溝槽（cáo），但由於加工時刀具是沿（yán）工件表麵輪廓層層深入加工，所以空行程很多，加工效率較低。宏程序也可加工（gōng）複雜溝槽，但編程複雜，使（shǐ）用（yòng）不方便。而G72指令卻可以簡單方便地實（shí）現複雜溝槽加工。

2.2 G72指令簡介

FANUC係統數（shù）控車床G72指令是端麵（miàn）複合循環加工（gōng）指令，主要用於盤類零件的加工，是軸向進給、徑向（xiàng）切削的端麵（miàn）加（jiā）工循環（huán）指令。G72指令的功能根據加（jiā）工工件、刀具的不同，其加工（gōng）範圍也不同。在實際生（shēng）產中，通常采用切削刃平行於軸線的90°偏刀，對軸向尺寸精（jīng）度要求相對較（jiào）高、對徑向尺寸精度要求較低，零件輪廓（kuò）外形（xíng）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削加工。內孔和長度短、直徑差大的零件端麵則采用刀刃平行於軸線的（de）鏜孔（kǒng）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（xiàng）與溝槽的切削（xuē）方向（xiàng）相同，而且它可以進行曲麵輪廓（kuò）的描述加工。同（tóng）樣，對於內環（huán）槽的加工也可以采用循環指令。綜（zōng）上所述，G72指令（lìng）加工特點符合複雜溝槽加工需求，可（kě）以選用。

2.2 刀具選擇

溝（gōu）槽加工（gōng）刀（dāo）具不能使用（yòng）外圓車刀，而應選擇切（qiē）槽刀。切槽（cáo）刀一般用於（yú）切斷（duàn）或切（qiē）槽的加工，且切（qiē）槽刀的兩（liǎng）個（gè）刀尖都可（kě）加工工件，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（de）切削（xuē）阻力有（yǒu）關。刀具寬度較大時，刀具強度高，軸向切削性能較好，但（dàn）徑向切削阻力（lì）大（dà）。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，以滿足加工需要，同時盡量縮短刀具的長度，刀具長度比槽（cáo）深長3～4mm即可。切斷（duàn）刀的兩（liǎng）個副偏角必（bì）須（xū）對稱，主切削刃應平直且粗糙度較高，以保證加（jiā）工工件的外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路線為從右到左、退刀至工件端麵的安全處。精車路線是從左（zuǒ）到（dào）右、自大直（zhí）徑到小直徑，這樣可加工因大直徑差預留的軸向加（jiā）工餘量。精、粗加工（gōng）的起點、終點不同，粗、精加工（gōng）圓弧指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Z方向進刀，不能出現X軸的運動指令。G72指令加工時可使用（yòng）正反兩個方向加工溝槽，編（biān）程和加（jiā）工既簡單又（yòu）方便（biàn），縮短了加工時間，提高了（le）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軸方向不能有退刀量，並且不留（liú）精車Z向（xiàng）的餘量（liàng），因此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（kuò）時（shí），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（yòu）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）的寬度。

2.5 切削用量選擇

加工（gōng）時（shí）背吃刀量的大小（xiǎo）選（xuǎn）用一定要慎重。采用切斷刀加工時（shí），背吃刀量過大，殘留餘量就（jiù）較大（dà），精加工時軸向切削力大，刀具（jù）加工時會變形甚（shèn）至損壞，影響加工質（zhì）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（hé）刀具，選擇（zé）合理的背吃刀量。由於是選用（yòng）切斷刀加工，所以應選用較小（xiǎo）的（de）進刀速度和合（hé）理的切削速度。加工時使用冷（lěng）卻液，以保證排屑和冷卻正常。

3、加（jiā）工實例

3.1 特殊形狀零件（jiàn）

特（tè）殊形狀零件（jiàn）如（rú）圖1所示。由於是非單（dān）調遞增的輪廓，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（yán）工件表麵輪廓運動，空行程很（hěn）多，加工效率極低，加（jiā）上G73運行（háng）軌跡是采用切槽刀的副刀刃來加工的，這樣就暴露了切槽（cáo）刀本身強度差（chà）的問題，每次加工的背吃刀量必須很小，極大地影響了加工效率。使用G72指（zhǐ）令加工時，刀具幾乎沒有空行程，其運行軌跡完全符合（hé）切槽刀所擅長的徑向進給切削方式，提高了零件的（de）加工效率。

a）二維示意

b）三維造型

圖1特殊（shū）形狀零件

3.2 加工刀具和切削用量選（xuǎn）擇

為了保證刀具的強度，車刀伸出（chū）比槽深長3～5m m。裝刀時保證（zhèng）主刀（dāo）刃與工件軸線平（píng）行，即主刀刃與（yǔ）工（gōng）件外圓平行（háng）。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。粗車轉速為550r/min，精車轉速為750r/min；粗車進給量為0.05mm/r，精車進給量為0.05mm/r，背吃刀（dāo）量為2mm。

3.3 加工程（chéng）序

4、結束語

在機械機床加工過程中，加工（gōng）零件複雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及（jí）位置千變萬化，加上材料、批量（liàng）等多方麵因素的影響，在對（duì）具體零件製定加工工藝時，應該進行具體分析和區別對待，靈活處理。通過上述分析，可以清楚認（rèn）識到，零件加工方法很多，正確選擇加工工藝和方法，熟練（liàn）掌握和運用指令，不但可以加工常（cháng）規或非常規的各種結構形式（shì）零件，甚至能創造性地運（yùn）用到一些特殊零件上，解決一些較難的加（jiā）工（gōng）問題，實（shí）現高效加工和綠色製造。

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