數控車削加工中的試切對刀法

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　　數控車削加工中的試切對刀法【1】

　　摘 要:數控機床加工工藝中對數控加工精度的要求很高,因此要求數控機床加工技術人員要做到認真負責、技術精湛的程度,并且要熟練掌握多種數控機床加工技術。

　　其中比較先進的一種數控加工工藝就是試切對刀法,這對整個數據機床加工工藝具有重要的意義。

　　下面我們就對目前比較流行的試切對刀法進行簡單的介紹。

　　關鍵詞:數控加工 車削 試切對刀

　　數控機床加工是一種精度高、效率高、可靠性高的自動化加工制造技術,隨著我國數控機床技術的快速發展,對于數控機床的使用也迅速普及開來。

　　數控機床加工工藝中對數控加工精度的要求很高,這會很大程度上影響加工工件的質量以及加工的效率。

　　影響加工精度的因素有很多方面,包括機床本身的精度限制、加工工藝系統的現狀、加工程序的執行效果以及對刀操作的使用熟練程度等。

　　因此,要求數控機床加工技術人員要做到認真負責、技術精湛的程度,并且要熟練掌握多種數控機床加工技術。

　　其中比較先進的一種數控加工工藝就是試切對刀法。

　　數控加工過程中對刀是非常關鍵的一個步驟,這將直接影響產出工件的質量和工程的進度。

　　因此,采用一種好的對刀法,對整個數據機床加工工藝具有重要的意義。

　　下面我們就對目前比較流行的試切對刀法進行簡單的介紹。

　　1 數控車削加工中試切對刀法的基本原理

　　(1)數控車削加工中對刀的目的。

　　在使用數控機床對一個零件進行加工的過程當中,一般需要多個不同種類的刀具。

　　對于不同種類的刀具的安裝都是要完全按照數控機床正確的裝刀要求進行的。

　　在刀具旋轉到不同的位置使,需要保證刀尖的完全不同。

　　但是,從另一方面考慮,數控機床在加工某個零件的過程中,無論刀具處在什么位置,都需要保證刀尖的位置在進行切削之前位于同一點上。

　　不然的話,零件的加工就會缺少共同的標準基點。

　　因此,為了保證零件的加工不會受到刀具的安裝位置的影響,需要在加工的過程之前,按照要求調整刀的刀尖位置,從而使得所有刀的刀尖位置重合于同一個位置。

　　這個過程就叫做數控機床的對刀工藝,其本質就是要建立一個工件的坐標系,并且同時要確定機床坐標系中各個工件坐標的具體位置,從而能夠使刀具最終的行動軌跡按照要求行進。

　　(2)數控車削加工中試切對刀法的原理。

　　試切對刀法主要是通過將車刀位點與原點進行重合。

　　這樣的話,就可以建立一個車刀和工件的坐標系位置對應關系。

　　另外,試切對刀還有很重要的作用,就是通過輸入位置的補償值來對數控車床坐標系下各個點的坐標值依據工件坐標系的原點進行,即進行從機床坐標系到工件坐標系轉換的過程。

　　這樣的話,工藝過程中,車刀位點就能比較準確地按照工件坐標系規定的走刀路線依次進行。

　　所以,數控車削加工中的試切對刀主要是使得數控加工的所有工件、刀具以及機床之間實現工件坐標系下的統一。

　　(3)數控車削加工中試切對刀法的基本步驟。

　　試切法對刀法是目前應用中最多的一種方法。

　　試切對刀法的基本步驟是:首先將刀具移動到試切的工件端面,然后根據具體的機床進行不同處理,以解決Z方向上的刀偏。

　　然后將刀具移動到工件的試切外圓,并保持X坐標值不變,并向Z軸移動從而使得刀具偏離工件,測量該段外圓直徑后根據具體情況做出不同處理,以解決X方向的刀偏。

　　其它的刀具則只需要進行接觸工件的已切削表面就可以,并根據具體的刀具和方法進行處理。

　　2 試切對刀法方法介紹

　　數控車削加工工藝中的試切對刀法主要包括以下幾種。

　　(1)G50/G92指令對刀方式。

　　此種對刀方式主要是通過設置刀具的起點和工件坐標系的相對坐標值,以完成對工件坐標系的詳細設定。

　　(2)G54/G55/G56/G57/G58/G59指令對刀方式。

　　在現代數控車床的使用過程當中,一般都會提供存儲型零點的偏置模式,這種模式通過將對刀特定點的當前機床坐標輸入數控系統的零點偏置存儲單元中,從而可以得到刀具的當前刀位點工件編程坐標。

　　(3)絕對型刀具位置補償方式對刀。

　　數控系統通過對刀可以直接獲得每把刀具的刀位點相對于工件編程坐標原點的機床絕對坐標,并將此坐標直接輸入到數控系統的刀具位置存儲單元中,在程序中調用帶有刀具位置補償號的刀具功能指令后,即建立起工件的編程坐標系。

　　(4)相對補償法對刀。

　　此種對刀方法是先確定一把刀作為基準刀,并設定一個對刀基準點,把基準刀的刀補值設為零,然后使每把刀的刀尖與這一基準點接觸,利用這一點為基準,測出各把刀與基準刀的X、Z軸的偏置值。

　　這樣就得出每把刀的刀偏量,并把此值輸入到數控系統當中。

　　3 試切對刀法中的精度控制

　　數控車削加工過程中的精度控制問題十分重要,控制的優劣會直接影響產出工件的質量和加工工藝的進度。

　　車削加工過程中造成精度誤差有很多方面的因素,我們要針對不同原因采取不同的應對措施。

　　(1)對刀誤差。

　　對刀誤差主要發生在進行對刀的過程當中。

　　刀具移至起刀點的位置后容易受到系統的預設閾值的影響而發生偏差。

　　主要的解決方法就是對進給修調的比例進行合理的設定。

　　(2)系統誤差。

　　由于機床系統本身的影響產生的誤差,或者是由驅動裝置重復定位產生的誤差,這些都是由于系統脈沖的當量大小等因素影響造成的。

　　此類誤差影響較小,一般情況下不予考慮。

　　(3)刀尖圓弧誤差。

　　一般情況下,需要對內孔或者外圓等弧面進行切割。

　　此時,刀尖的圓弧不容易影響具體工件的尺寸和形狀,但是在進行錐面或圓弧的加工工藝時,非常容易受到刀尖圓弧的影響而對工件的切割造成誤差。

　　(4)編程誤差。

　　這種情況主要是由于數控編程過程中插補錯誤形成的誤差。

　　編程誤差對加工零件的質量影響較大。

　　在具體的實施工藝過程中要盡量避免。

　　我們可以通過增加插補的節點數目進行解決。

　　4 結語

　　數控機床加工工藝作為一種現代化的自動加工制造技術,對我國的現代化建設貢獻了不小的力量。

　　因此,加強對數控機床加工工藝的研究具有重要的意義。

　　針對數控加工精度要求較高的問題,本文對試切對刀法進行了重點的介紹。

　　在今后對數控機床加工工業的研究過程中,要加強對對刀技術的研究,這將會對產出工件的質量和工程的進度產生直接的影響,對整個數據機床加工工藝的發展都具有重要的作用

　　參考文獻

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　　數控機床車削加工中參數的合理確定【2】

　　摘 要：切削用量不但是數控機床加工前必須要調整的重要參數，其數值選擇是否合理與加工質量、加工效率和生產成本有著密切的聯系。

　　因此，合理選擇切削參數對于提高加工零件質量，縮短加工時間，提升加工效率，提高制造型企業經濟效益及生產水平具有重要的現實意義，值得深入探討和研究。

　　關鍵詞：數控機床;車削加工;參數

　　在數控機床車削加工實踐中，合理確定切削參數，能夠保障加工零件的質量，提高數控機床及切削刀具的使用壽命，最大限度地提升切削加工效率。

　　增加數控機床的進給量和切削速度，能夠減少切削零件所需時間，但同時數控機床的切削刀具壽命會明顯縮短，加工零件的表面質量也會有所下降。

　　因此，合理確定數控機床車削加工參數，是提升加工效率，獲得較高經濟效益的重要途徑，值得深入探討。

　　1、為什么要合理確定數控加工切削用量

　　現代數控機床隨著廣泛的應用，電子計算機相關技術越來越多地與之相融合，特別是隨著CAD/CAM技術快速發展，很多CAD/CAM軟件均提供了自動編程功能，不僅提供了各種各樣加工方式方法，采用不同的加工方式對加工過程當中的切削用量數值也會產生一定影響。

　　此外，近年高速切削的興起，針對工件金屬材料不同，在切削速度達到某個特定值時，切削溫度不升反降的特點，使數控加工產品質量得到改善，還大幅度地提高了生產效率。

　　通過上述分析可以發現，在數控機床加工中，切削用量的合理選擇其實并不容易。

　　所說的“合理選擇”，是指對現有條件充分利用(包括：機床扭矩、功率等動力性能;刀具切削的耐磨性和硬度性能)的基礎上，在達到要求加工質量的前提下，盡量減少加工時間，從而獲取較高生產率的同時，加工成本最低化所需的切削用量。

　　對于數控機床的切削加工而言，切削用量的三要素聯系十分密切，改變任一參數均可能會致使其它參數發生變化。

　　例如，增大切削用量時，相應地就需增加刀刃的負荷;若增加切削熱，則刀具磨損隨之加快，進而還會提升加工成本、限制加工速度。

　　因此，實踐中絕非只用計算公式得出一個數值使用這么簡單，而需以實踐加工生產經驗為依據，綜合考慮計算數值和經驗數值，才能使切削用量更加合理，才能在付出較低加工成本的同時，獲得較高的生產效率和效益。

　　通過近年來數控技術的高速發展，切削用量的選用應以最大限度地降低加工成本，獲取較高經濟效益，同時使加工產品的生產效率和質量進一步提升為目標。

　　2、數控機床車削加工中刀具幾何參數如何確定

　　作為刀具幾何參數重要組成部分之一，刀具幾何角度對數控機床車削過程中的切削力大小、切削功率和切削溫度會產生直接影響，更事關數控機床刀頭、刀刃強度、工作磨損狀況和散熱體積，還對刀具刃形和切削圖形產生較大影響，甚至還會影響切屑流出的方向，而對機床工作切入切出平穩性和切削刃鋒利程度產生一定影響。

　　實踐表明，在切削條件不同的情況下，應選擇與之對應的刀具幾何角度，方能獲得較佳的加工效果和加工效率。

　　以刀具前角參數的確定為例，在選擇前角時，保證切削刃的鋒利是前提，還應適當兼顧切削刃保持足夠的強度。

　　實踐中，在確保零件加工質量前提下，通常參數的選擇應使刀具達到最高使用壽命為原則確定。

　　而作為一個相對的概念，切削刃是否具備足夠的強度，與加工零件材料及刀具材料物理性能有關，還與加工條件關系緊密。

　　基于以上認知，合理選擇前角參數應采取以下原則：一是，加工塑性材料時宜取較大前角，而加工脆性材料時則宜取較小前角;二是，粗加工時可取較小前角，而精加工時，則宜取較大前角;三是，當加工零件的材料硬度、強度相對較低時，前角可取較大參數，反之，則應取較小前角;四是，刀具材料抗彎強度及沖擊韌性相對較低時，宜取較小前角，如，硬質合金刀具合理前角可較陶瓷刀具大，而高速鋼刀具合理前角則較硬質合金刀具大;五是，在機床功率較小或工藝系統剛性較差時，可選取較大前角參數，以盡量減小切削力與振動帶來的影響。

　　當然，在生產實踐中，為確保刀具工作穩定性，數控機床車削加工時刀具前角通常不宜過大。

　　3、數控機床車削加工中切削參數的合理確定

　　使用數控機床進行車削加工，在選擇數控編程時即應確定切削參數，合理的參數應當能夠最大限度地保障零件加工質量，提高刀具的使用壽命，使數控機床能力得到充分發揮，提升刀具切削性能，且能以較低生產成本獲得較高生產效率。

　　3.1切削參數首先要確定的是主軸轉速

　　確定合理的主軸轉速才能形成加工所需的恰當切削速度，因此，主軸轉速應當以零件加工所要求的切削速度及棒料直徑為依據來予以確定。

　　從生產實踐中可以發現，除了螺紋加工之外，數控機床車削加工的主軸轉速和普通車削加工大致相同，只需考慮零件加工部位直徑，并依照加工零件及刀具材料等外部條件允許的切削速度進行確定即可。

　　此外，適當對車床剛性規格差異加以考慮，在數控機床能夠承受的轉速范圍內，盡量選擇接近最大轉速的數值來確定。

　　在數控機床的數控系統控制板上通常會備有主軸轉速的倍率開關，可于加工過程當中按整倍數調整主軸轉速。

　　需要注意的是：在切削過程是干式切削時，應選取相對更小一些的主軸轉速，這個參數一般取有切削液狀態下主軸轉速的70%～80%為宜。

　　3.2切削進給速度參數的合理確定

　　在單位的時間內，刀具順進給力方向所移動距離即為進給速度，其單位通常為mm/min，也有個別數控機床用每轉進給量(mm/r)來表示進給速度，通常車削進給速度的確定原則如下：首先，在零件加工精度及表面粗糙度等質量要求可以保障的前提下，應盡量選擇高進給速度，以提升生產效率;其次，使用高速鋼刀具車削，或是車削深孔、進行切斷操作時，進給速度應當選擇相對較低的數值;再次，在刀具空行程，尤其是遠距離回零時，應盡量設定更高的進給速度;最后，進給速度這一參數的選擇，必須要與數控機床零件加工時的切削深度及主軸轉速相適應。

　　3.3切削深度參數的合理確定

　　確定切削深度參數，應當綜合考慮多方向因素的影響。

　　通常應對數控車床、刀具、夾具、零件組成工藝系統剛度、零件表面精度、粗糙度等因素分別進行分析方可確定。

　　在條件允許的情況下，應當盡量選擇相對較大的切削深度參數，以通過減少走刀次數，實現提升加工效率的目的。

　　在零件加工精度及表面粗糙度的要求相對較高時，可考慮留出精加工余量。

　　精加工余量通常較普通車削的余量要小，一般取0.1～0.3mm為宜。

　　此外，根據實踐生產經驗，通常情況下加工表面的粗糙度值為Ra12.5時，只需一次粗加工即可達到要求。

　　當然，若數控機床的剛度較差、余量過大或是動力不足時，也可分多次完成切削加工過程;在表面粗糙度的要求在Ra1.0～1.6之間時，通常可采用較小切削量來完成精加工。

　　需要注意的是：吃刀量與數控加工生產率是成正比的，在零件加工工藝及車床、刀具、夾具剛性允許的情況下，應盡量設置更大的吃刀量。

　　在粗加工外，因刀具的加工余量通常不大，一般還需使用精加工工序，吃刀量是指粗加工或半精加工之后留給精加工的余量。

　　余量過多，則刀具易磨損，進而給加工零件的表面質量帶來不利影響;余量過少，則不能消除上粗加工留下的刀路痕跡，對加工零件的表面質量同樣會產生不良影響。

　　結語：

　　在數控機床車削加工中，對相關參數進行正確合理選擇，能夠切實提升加工零件的質量，避免了可能發生的加工中刀具顫振、加工零件的變形過大等問題。

　　在切削參數實踐選擇中發現，切深與進給率的增減應適宜，否則容易引起切削力及主軸功率利用率增幅過大，卻沒有提升零件表面加工質量的問題。

　　參考文獻

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