2 用一把刀车削工件回转中心两边的方法
图8-1是一种远程传感器上用的法兰简图,要车削A、B、C、D、E五个面。除A面外,其它各面尺寸精度、位置精度和表面粗糙度的要求都比较高。毛坯是锻件。为保证精度,分粗车、精车来完成。采用安装55。等边菱形刀片的外圆刀,按图示的方向安装在刀台上。
车削方法:如按常规的方法,车A、B面用一把刀,车C、D、E面用另一把刀,这样粗车和精车要用4把刀,而且用这种方法加工很难使B、E面之间的尺寸误差不超过公差(0.02ram)范围。采用一把刀车削工件回转中心两边的方法,解决了上述问题。此方法是粗车、精车分别用一把刀,两把刀除刀尖圆弧不同外,其它都相同,连走刀路线都相同。下面只介绍精车刀的车削过程。
先让刀尖快速到达m’点,让工件正转(M03)的同时,再使刀尖到达切削起始点m,依次切削C、D、E面,直到f点。接着让工件停转(M05),同时让刀尖到达n’点,让工件逆转(M04.)的同时,让刀尖到达另一侧切削起始点n,依次切削B面和A面,直到刀尖到达g点。至此,切削已全部完成,退刀、停转和结束程序。
采用此方法,已成功地加工了万余件,效果很好,可供车削类似的工件参考。
3 不让拐角处出毛刺的数控车削方法
有些钢质工件要求拐角为直角,且不能有毛刺,采用数控车床加工,就能做到这点。
车刀刀尖放大看多呈圆弧型,见图8-2。K是假想刀尖点,E、F分别是刃口圆弧与水平线和垂直线的切点。如按图8-3和图8-4安排切削路线,会分别在外径和端面拐角处出毛刺。如按图8-5安排,车完后工件上的毛刺与图8-4基本一样。可见,以上三种常规的车削方法均出毛刺。
这三种车削的共同特点:切削刃有段时间离开工件轮廓线,这就给出毛刺提供了机会。按图8—5车削此部分的程序为
N4 G01 X100 F0.3:
N5 Z-50:
光看程序,似乎刀尖一直在工件轮廓线上,但程序中指令的是假想刀尖的位置。从图8-5可以看到,在实际切削中,刀刃上的F点在工件上A到B点、E点在工件上C到A点间移动时,切削刃就离开了工件轮廓线。
以先车端面后车外径为例,看出毛刺的过程。图8-6所示是刀尖向左切削,其上的E点接近A点时的状况。这时A点上侧的金属受到刃口向下的挤压,部分被挤到已车过的端面外侧,而成为毛刺。毛刺的大小和刃口锋利的程度有关。为了不让工件出毛刺,就采用了如图8-7所示的切削路线,其程序相应改变为
N4G01 X96.8 F0.3;
N44G03 X100 Z-1.6 K-1.6:
N5 Z-50:
这样,切削完后角部两侧就不会有毛刺。程序虽比图8-5多了一段,但刀尖移动总距离反而短,即切削时间比图8-5少。这当中,为保证工件拐角处车削无毛刺的效果好,车削前应选精密级的刀片。
若用自动编程机编程,即使规定了端面处向上、外径处向左的连续切削,它也只编(输)出图8-5路线的程序。要想不让出毛刺,只有对输出的程序作人为的修改:将N4段中的X指令值改为96.8,并加入N44段。
要作图8-7的无毛刺切削,严格地说,在此处就不能使用刀尖
R补偿机能,即不能用C42指令,可用如下编程:
N3G42 x45 Z0:
N4 G01 x100F0.5:
N5 Z-50:
则执行时仍按图8-5走而不会按图8-7走。如这一程序段前后的程序都使用了G42,而编程员又不想在此处去掉G42,重算其它许多处的指令值,可编如下程序:
N3G42 X45 Z0:
N4G01 X99.998 F0.3:
N44 G03 X100 Z-0.001 K-0.001:
N5 Z-50:
别看只加入了半径为1gm这个微小的值、对车出轮廓没有影响的圆弧,执行时就会按图8-7的路线走,就车削出拐角处无毛刺的工件。
4 防止切削凹拐角处刀具负荷骤升的方法
如图8-8所示工件的精车加工,图中的虚线与实线分别为加工前、后的轮廓。是大批量加工,要求表面不能有接刀印痕。
选用安装80°等边菱形涂层刀片的端面外径刀。如果在单刀台数控车床上车削,若先车I部,在最后接近C点时,会出现很宽的切屑,刀片左侧刃负荷骤升,对刀具和机床都不利。若这一刀在将要接触Ⅱ部时就结束,那么第2刀车Ⅱ部时就得这样车:向下先切到C点,再向右至少走1.5mm才能退刀,这样切削的负荷就不会骤升了,但在外径上就出现一个接刀印痕,这不允许。改用先车Ⅱ部再车I部的情况也一样。可以采用I、Ⅱ部来回多车几次解决,但这样切削效率就降低了许多,小批量加工还可以,大批量加工就不合适了。也可以用35°等边菱形刀片的外径刀来车削,使第一刀末尾的负荷不要增大太多,但35°菱形刀片的强度差,效果也不好。最后采用双刀台数控车床上用下述办法解决。用两把相同的安装80°等边菱形涂层刀片的端面外径刀,一把装在上刀台上,一把装在下刀台上。加工时,让这两把刀同时车削到C点,当然也同时退刀。通过分析可知,在两把刀同时接近C点时,切削负荷不会有较大的增加,实际切削下来的切屑也没有明显变宽,反而切削到C点时的切屑越来越窄。
余下的问题是如何让上、下两把刀同时切削到C点。一种方法是用快进让上、下刀分别到达E、D点,再用同步指令同时开始工进,上、下刀的每转进给量指令相同值。另一种方法是上刀先在F点等待,下刀从D点开始向左切削,到切削到距C点32mm时,再用同步指令让上刀开始工进。第三种方法是先让上、下刀分别到达F点、D点,再在上刀台的程序中加一个暂停程序段(G04),在这个暂停程序段和下刀台程序的工进程序段中,分别加进相同的同步指令。如果暂停时间通过精确计算选得合适,上、下刀也会同时到达C点。不管用哪种方法,其效率和效果都是一样的。不过,如果上、下刀切削要用不同的进给量时,只能采用上述第三种方法。
不要担心两把刀同时切削到C点会撞在一起,事实上,上、下刀分别切削工件回转中心的两个不同的侧面。
5 缩短批量工件车削工艺流程的方法
一种需要大批量车削的密封座,毛坯为锻件,其车完后的剖面形状如图8-10内虚线所示。原来的工艺流程为3道粗车、1道半精车、2道精车、共6道工序。采用C7620液压半自动车床和C7220仿形车床,加工后外径椭圆度有时达不到图纸0.12mm的要求。
通过分析和反复试验,缩短了工艺流程。只用3道工序就完成全部粗、精加工,其加工精度也达到了图纸要求,而且只使用了一台数控车床。
第一道工序见图8-9,卡小内径,用C7620半自动车床,车削A、B面和C、D倒角。第二道工序见图8-10,用一台双刀台数控车床,卡已经粗车过的外径。上刀架安装两把80。等边菱形刀片的端面外径刀,T1装边长16的刀片,用于F、E面和K倒角的粗车, 图8-10 第2工序装边长12的刀片,用于这3处的精车。下刀架安装两个自制刀座W1和W2,在各自的头上安装55。等边菱形刀片的端面外径刀,这两把刀的型号及刀片的边长相同。只是T3用的刀片的刀尖圆弧半径为1.6mm,T4用的刀片的刀尖圆弧半径为1.2mm。T3、T4分别作H、J面和L、M、N角的粗车和精车,编相应的数控加工程序后,就可以进行车削。第三道工序,使用C7620半自动车床,用弹簧卡具卡小内径G,并用端面F定位,精车外径A、端面B和外角C。
通过大批量生产实践应用,采用上述方法把工艺流程缩短了一半,是成功的。