李瑞斌

（太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院，山西 陽泉 045000）

在數(shù)控機(jī)床車床加工中，加工進(jìn)給路線，也就是走刀路線，是指數(shù)控機(jī)床在加工過程中刀具刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向，即刀具從對(duì)刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起，直至結(jié)束加工所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。加工進(jìn)給路線，不僅包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序，是編寫數(shù)控加工程序的依據(jù)之一。加工路線的確定，首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面品質(zhì)，其次要考慮數(shù)值計(jì)算簡單，走刀路線要盡量短，這樣既可以減少程序段，又可以減少空刀時(shí)間，提高加工效率。

此外，確定加工路線時(shí)，還要考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情況，確定是一次進(jìn)給，還是采用多次進(jìn)給，來完成整個(gè)加工過程。實(shí)現(xiàn)合理的加工進(jìn)給路線，除了依靠大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)善于分析總結(jié)，必要時(shí)輔助一些簡單的計(jì)算。

1 巧設(shè)對(duì)（換）刀點(diǎn)

對(duì)刀點(diǎn)，就是在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，又稱為程序起點(diǎn)或起刀點(diǎn)，數(shù)控加工過程中常常需要換刀，為了避免換刀時(shí)碰傷工件，編程時(shí)要設(shè)置一個(gè)換刀點(diǎn)，換刀點(diǎn)可以是某一個(gè)固定點(diǎn)，也可以是任意一點(diǎn)。在編程時(shí)，合理選擇“對(duì)刀點(diǎn)”和“換刀點(diǎn)”的位置，則可以有效縮短刀具在對(duì)刀和換刀過程中的空行程距離，提高加工效率。

如圖1所示采用矩形循環(huán)加工方式進(jìn)行粗車時(shí)的進(jìn)給路線，考慮精車換刀方便，圖1（a）中換刀點(diǎn)與起刀點(diǎn)重合，設(shè)在距離毛坯較遠(yuǎn)的A點(diǎn)位置，圖1（b）則是將起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)分離，并設(shè)于圖B點(diǎn)位置，兩者加工進(jìn)給路線相同。在相同的背吃刀量下，顯然按圖1（b）方式加工刀具空行程時(shí)間要比圖1（a）短。

圖1 巧設(shè)對(duì)（換）刀點(diǎn)

2 最短的切削進(jìn)給路線

數(shù)控車削加工過程中，如何使刀具進(jìn)給路線最短，可以有效地條生產(chǎn)效率，降低刀具的損耗等。在安排粗加工或半精加工的切削進(jìn)給路線時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧到被加工零件的剛度及加工的工藝性等要求。

2.1 沿外形輪廓車削進(jìn)給路線安排

圖2 粗車進(jìn)給路線示例

如圖2所示為3種粗加工時(shí)，不同切削進(jìn)給路線的安排，圖2（a）表示利用數(shù)控系統(tǒng)具有的封閉式符合循環(huán)功能控制刀具，沿著工件輪廓進(jìn)行進(jìn)給路線，圖2（b）利用程序循環(huán)功能安排三角形進(jìn)給路線，圖2（c）利用其矩形循環(huán)功能安排的矩形進(jìn)給路線。

從以上3種切削進(jìn)給路線，經(jīng)分析和判斷后可知，矩形進(jìn)給路線的進(jìn)給總長度和最短。因此，在同等條件下，其切削所需時(shí)間最短，刀具的損耗最少。

2.2 車圓錐加工路線分析

數(shù)控車床上車外圓錐，假設(shè)圓錐大徑為D，小徑為d，錐長為L，車圓錐的加工路線如圖3所示。

圖3 車錐加工路線分析

圖3（a）中加工路線與輪廓線平行，加工路線短，切削均勻，效率高，但需要計(jì)算錐距S，以確定B點(diǎn)坐標(biāo)值。由三角形關(guān)系

圖3（b）中加工路線為斜線，加工不需要計(jì)算錐距S，只要確定背吃刀量ap就可以，編程方便簡單，但每次切削背吃刀量ap是變化的而且加工路線相對(duì)較長。

2.3 加工凹弧進(jìn)給路線分析

如圖4所示，數(shù)控車床加工凹弧時(shí)常用的進(jìn)給路線有同心圓法、等徑法、三角形法和梯形法等數(shù)種方法，其中程序段數(shù)最少的，為同心圓及等徑法；走刀路線最短，為同心圓，其次是三角形、梯形法、等徑法；計(jì)算最簡單，為等徑法其次為同心圓法、三角形法、梯形法；切削效率最高，切削力分布最合理為梯形法；精車余量最均勻?yàn)橥膱A法。通過以上分析可以得出，數(shù)控車床在加工凹弧時(shí)，一般選用同心圓法。

圖4 車凹弧加工路線分析

3 大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線

如圖5所示為車削大余量工件的兩種加工路線，（a）圖是錯(cuò)誤的階梯切削路線；圖（b）按 1～5的順序切削，每次切削所留余量相等，是正確的階梯切削路線。因?yàn)樵谙嗤谋吵缘读康臈l件下，（a）圖的方式加工所剩的余量過多。

圖5 大余量毛坯的階梯切削加工路線分析

4 車削螺紋加工路線

數(shù)控機(jī)床車螺紋時(shí)，沿螺距方向的Z向進(jìn)給，應(yīng)和數(shù)控機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格的速度比關(guān)系，因此應(yīng)避免在進(jìn)給機(jī)構(gòu)加減速過程中的切削。為此要有引入距離 δ1和超越距離 δ2。如圖 6所示，δ1和 δ2的數(shù)值與機(jī)床拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有關(guān)，與螺紋的導(dǎo)程和螺紋的精度有關(guān)。其數(shù)值可由主軸轉(zhuǎn)速和螺紋導(dǎo)程來確定：

式中，

n為主軸轉(zhuǎn)速（r/min）；

P為螺紋導(dǎo)程（mm）。

一般δ1為2～5mm，對(duì)大螺距和高精度的螺紋取最大值；δ2一般取δ1的1/4左右。若螺紋收尾處沒有退刀槽時(shí)，收尾處的形狀與數(shù)控系統(tǒng)有關(guān)，一般按45°退刀收尾。

圖6 車削螺紋時(shí)引入、超越距離

5 結(jié)束語

數(shù)控車床的加工中，根據(jù)實(shí)際情況，在保證加工品質(zhì)的前提下，合理安排進(jìn)給路線，使加工程序具有最短的進(jìn)給路線，不僅可以簡化程序編制節(jié)省整個(gè)加工過程的執(zhí)行時(shí)間，還可以減少一些不必要的刀具磨損以及機(jī)床消耗。在實(shí)際加工中應(yīng)注意分析、研究、總結(jié)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提高指定加工方案的水平，對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)具有重要意義。

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