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        基于多特征疊加溝槽的數(shù)控車削實證研究

        2020-11-24 06:48:36余娟
        機械工程師 2020年11期
        關鍵詞:深槽溝槽矩形

        余娟

        (煙臺汽車工程職業(yè)學院,山東 煙臺265500)

        0 引 言

        在回轉(zhuǎn)體零件的結(jié)構(gòu)特征上,由于工作情況和結(jié)構(gòu)工藝性的需要會有不同深度和寬度的溝槽,外圓及軸肩部分的溝槽稱為外溝槽[1]。根據(jù)溝槽的數(shù)量不同,有單槽和多槽;根據(jù)溝槽的截面形狀不同,有矩形槽和異形槽;根據(jù)溝槽的深度不同,有淺槽和深槽之分;根據(jù)溝槽的寬度不同,有寬槽和窄槽之分,選用與溝槽寬度等寬的槽刀,且一次車出的溝槽為窄槽,反之為寬槽。在實際加工中,必定會遇到多特征疊加的溝槽,如單槽可能同時具備深槽和寬槽特征。車溝槽時,槽刀安裝要垂直于工件中心線,切槽時刀具沿著X向進給切削力很大。因此,車削溝槽時除了要選取合適的進給速度和主軸轉(zhuǎn)速,還要針對不同特征的溝槽為其選擇合適的加工方法。下面僅以矩形溝槽為例來闡述多特征疊加矩形槽的編程。

        1 單槽的編程加工

        如圖1所示的溝槽零件,工件的外圓與倒角已加工至圖樣尺寸,選取4 mm寬的槽刀,編寫溝槽部分的程序。

        按照上述要求,圖1中的溝槽為矩形槽,精度要求不高,標注為4×3,即槽寬為4 mm、槽深為3 mm或者槽底直徑為φ54 mm,具備了淺槽、窄槽和單槽的特征,因精度要求不高,可選取與槽等寬的槽刀,設計其走刀路線如圖2所示,槽刀定位到A 點(100,100),切外槽時先沿著-Z向以G00的方式快速定位到B點(100,-34),然后沿-X向快速定位到工件外部且快要接近工件的C點(65,-34),再以G01的方式切入到槽底D點(54,-34),如果槽底的表面質(zhì)量有要求,則可在槽底以G04的方式做無進給的光整加工,再以G01的方式退刀至C點,最后先沿X向快速退刀至B點,再沿Z向快速退刀至A點,完成整個槽的加工。參考程序O1000如下:

        圖1“窄且淺”溝槽零件

        圖2 切槽的走刀路線圖

        上述“窄、淺且精度要求不高”的單槽加工,其所用到的方法是最簡單、最基本的,簡稱為G01切槽法。幾乎所有槽的加工都可以用這種方法來編程。

        下面再給上述溝槽疊加另一個“寬槽”的特征。如圖3所示的溝槽零件,工件的外圓與倒角已加工至圖樣尺寸,采用4 mm寬的槽刀,編寫溝槽部分的程序。

        按照上述要求,圖3中的溝槽為矩形槽,精度要求不高,標注為10×3,即槽寬為10 mm、槽深為3 mm或者槽底直徑為φ44 mm,屬于“寬、淺且精度要求不高”的單槽加工,若選取的槽刀寬度小于槽的寬度,仍然可以采用G01切槽法,只是需要多次排切,并且排切過程中需要留有刀具重疊量。參考程序O2000如下:

        圖3“寬且淺”溝槽零件

        從溝槽的形狀來看,圖1和圖3中的溝槽都是單槽,不同的是圖1中具備了窄槽的特征,圖3具備了寬槽的特征,特征不同其加工方法稍有不同。

        “窄、淺且精度要求不高”的單槽的加工(如圖4):選用與槽寬等寬的刀具,直接切入一次成形的方法加工。刀具切入到槽底后可用暫停指令G04,使刀具在槽底做短時間的無進給光整加工以修光槽的底部,退刀時可用G01退刀。簡稱為G01切削法。

        “寬、淺且精度要求不高”的單槽的加工(如圖5):在切削時常用排刀的方式進行切削,注意排切時留有一定的刀具重疊量。簡稱為G01排切法。

        如果將圖1和圖3中的溝槽的深度變大,那么圖1則同時具備了深槽和窄槽的雙重特征,圖3則同時具備了深槽和寬槽的雙重特征;這類槽即是“深且精度要求不高的”窄或?qū)挷邸6畈奂庸r,由于槽的深度較大,需要分多次進刀,刀具在切入工件一定深度后,停止進刀并回退一段距離,進刀的過程完成切削,而退刀的過程完成斷屑和排屑,這樣有效避免深槽加工時由于排切屑不暢而出現(xiàn)的扎刀和折斷刀具的現(xiàn)象(如圖6)。

        深槽雖然也可用G01切槽法來完成,但槽的深度較大時,不能用一次切削切至槽底,需要多次進刀,進刀次數(shù)和進刀量計算繁瑣,程序會比較長。因此,遇到這類溝槽的加工,采用G75切槽循環(huán)更為簡便。如圖7所示“深、寬且精度要求不高”的單槽的加工,其參考程序O3000如下:

        圖4 G01切削法

        圖5 G01排切法

        圖6 深槽加工示意圖

        2 等寬多槽的編程加工

        除了單槽的加工,多槽的加工也是非常常見的。如圖8所示的等距矩形多槽軸零件,工件的外圓與倒角已加工至圖樣尺寸,選取4 mm 寬的槽刀,完成溝槽部分的程序。

        圖8 等距矩形多槽軸零件

        圖8中共有4個矩形溝槽,且形狀和尺寸均相同,精度要求不高,標注為4×3,即槽寬為4 mm、槽深為3 mm或者槽底直徑為φ26 mm,每個槽均可以看成是“窄、淺且精度要求不高”的單槽,則可用G01切槽法。參考程序O4000如下:

        從上述程序O4000可以看出,有4個相同的程序段重復出現(xiàn),分別對應著4個槽的加工。若是軸上有若干個槽,如果還用G01切削法,程序會特別長,編寫也比較繁瑣??衫米映绦?qū)⑵渲幸粋€槽的加工編寫成子程序,在主程序中調(diào)用,以此簡化程序。參考程序如下:

        圖9 等距矩形多槽軸仿真加工結(jié)果

        將G01切槽法編制的程序O4000及子程序編制的程序O5000和O1234分別導入宇龍數(shù)控仿真軟件,仿真完畢,均得到了如圖9所示的加工零件,驗證了程序的正確性。

        3結(jié)語

        本文結(jié)合典型的溝槽零件的數(shù)控車削編程,由淺入深、循序漸進地提煉了具備不同特征的矩形槽的加工方法?!罢\且精度要求不高”的單槽加工用G01切削法來實現(xiàn);“寬、淺且精度要求不高”的單槽的加工應采用G01排切法;較深的槽可以分多次進刀,切槽一定深度后退出一段距離以便順利排屑;對于多槽和寬槽的加工,則采用切槽循環(huán)指令G75或子程序簡化加工程序。為了使槽底比較光滑圓整,使用G04暫停指令在槽底做短時間的無進給的光整加工。作為一名編程人員應該熟練掌握這些編程方法,且能根據(jù)實際情況靈活使用,達到事半功倍的效果。

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