車削中心加工車銑復合零件的探討

孟凡超

摘? 要：車削中心是一種復合型多功能的數控機床，是集數控車、銑、鉆等加工工藝為一體的多功能機床。它是在數控車削的加工基礎上擴展了銑削和鉆削加工，能夠實現一次裝夾完成全部或者大部分加工工序，縮短了產品制造周期，提高生產率和加工精度。該文通過使用車削中心加工車銑復合類零件，簡析工藝和程序，供業內同行交流和借鑒。

關鍵詞：車削中心? 多功能? 制造周期? 生產率

中圖分類號：TG506? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）04（b）-0072-02

形狀復雜的零件常包含車削加工和銑削加工，需要傳統的數控車床和銑床配合著來完成，無形當中增加了產品的生產周期。該文所用設備是德國INDEX機床廠生產的TNA400型號數控機床，采用日本三菱T65n3數控系統，包含X/Y/Z/C四個坐標軸，配有12工位的后置刀塔和40°斜床身。并配有驅動刀具的伺服電動機，可以連接動力刀座，安裝銑刀、鉆頭等回轉刀具。

1? 車銑復合零件案例解析

1.1 圖紙分析

圖1是一個車銑復合類零件，包含車削、銑削和鉆削的加工，毛坯直徑φ55。首先確定毛坯的形狀，可選擇三爪自定心卡盤進行裝夾，編程原點設在主軸軸線與工件右端面的交點處。從圖紙可以看出，輪廓由外圓、內圓、鍵槽和通孔構成，準備刀具時我們選擇外圓車刀、軸向中心鉆、軸向麻花鉆、徑向鍵槽銑刀和切斷刀。

刀座是用來裝夾刀具并固定到刀塔上的一種器具，一般可分為車削刀座和銑削刀座，其中銑削刀座又叫動力刀座，可由伺服電機驅動，帶動銑削刀具進行旋轉切削，銑削刀座按方向可分為軸向動力刀座（Z方向）和徑向動力刀座（X方向），根據該文加工輪廓考慮分別選擇軸向和徑向動力刀座。

1.2 工藝分析

加工車銑復合類零件時，一般情況下都是遵循先車后銑的原則，所以安排加工工藝路線：車削端面定基準→粗、精車外圓→鉆孔→銑削鍵槽→鉆定位孔→銑削內孔→切斷（掉頭）→車端面（確定總長）→粗、精車外圓。

徑向加工鍵槽時，利用機床主軸的C坐標軸功能（C坐標軸功能，即主軸除了旋轉做主運動之外，還可以在任何周向位置停止、進給，完成周向定位、圓周分度等運動），進行零件的旋轉定位動作。

2? 刀具切入與切出的路徑規劃

2.1 刀具切入點的選擇原則

刀具切入與切出時，一般在粗加工曲面時選擇最高角點作為切入點，精加工時選擇曲面內某個曲率比較平緩的角點作為切入點，總之要避免把銑刀當鉆頭來用，從而保證銑刀加工時不會因為受力大而損壞。

2.2 銑削外輪廓的切入、切出路徑

銑削外輪廓的切入切出路徑時，我們常常采用銑刀的側刃來進行加工，因為在加工過程中主軸和刀具的剛度有變化，當刀具沿著法向角度切入工件，會在切點處產生刀痕，所以應避免沿法向切入工件。

2.3 銑削內輪廓的切入、切出路徑

銑削內輪廓的切入切出路徑時，我們也應該盡量遵循從切向切入的方法，但此時切入無法外延，最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線。當實在無法沿零件曲線的切向切入、切出時，銑刀只有沿法線方向切入和切出，在這種情況下，切入切出點應選在零件輪廓兩幾何要素的交點上，而且進給過程中要避免停頓。

為了消除由于系統剛度變化引起進退刀時的痕跡，可采用多次走刀的方法，減小最后精銑時的余量，以減小切削力。

3? 平面選擇（G17，G18，G19）

3.1 功能及目的

對圓弧插補（含螺旋切削）及刀具補徑指令下的刀具移動屬于哪個平面進行指定。

通過將基本3軸及其對應的平面軸作為參數，可選擇由該2軸下的平面，而非任意平行軸。也可選擇包括旋轉軸在內的平面。標準的平面選擇為使基本3軸X，Y，Z與其相對應的平行軸U，V，W的關系固定，不可對包括旋轉軸（軸名稱A，B，C）在內的平面進行選擇。

平面選擇用于下列平面的選擇：（1）圓弧插補（含螺旋切削）執行平面;（2）刀具徑補償執行平面;（3）固定循環位置定位執行平面。

3.2 指令格式

G17：XY平面選擇G17 G02（G03）X_Y_R_（I_ J_）F_。

G18：ZX平面選擇G18 G02（G03）X_Z_R_（I_ K_）F_。

G19：YZ平面選擇G19G02（G03）Y_Z_R_（J_ K_）F_。

X/U：圓弧終點坐標X軸（X：絕對值，U：增量值）。

Y/V：圓弧終點坐標Y軸（Y：絕對值，V：增量值）。

Z/W：圓弧終點坐標Z軸（Z：絕對值，W：增量值）。

I/J/K：圓弧中心增量值（起點開始到中心為止的增量值）。

F：進給速度。

3.3 圓弧插補——半徑法

除以上方法外，還可以采用另外一種圓弧插補方法——半徑法。半徑法是用圓弧半徑R代替矢量法的圓心I、J、K。

（1）G17、G18、G19表示選擇圓弧插補平面，分別表示選擇在XY、ZX、YZ平面進行圓弧插補。

（2）X、Y、Z表示圓弧的終點坐標，其坐標值采用絕對坐標還是增量坐標，取決于G90或G91的狀態，G91狀態下終點坐標為相對圓弧起點的增量值。

（3）R為圓弧半徑值。

用半徑法編寫圓弧加工程序時應注意，在使用同一半徑R的情況下，從起點到終點的圓弧可能有兩個，編程時它們的起始點及半徑都一樣，為區分二者，規定圓弧所對應的圓心角小于180°時用“+R”表示半徑，圓心角大于180°時用“-R”表示半徑。圓心角等于180°時用“+R”或“-R”均可。

4? 結語

數控加工技術是制造業不可或缺的一個重要組成部分，現代機械制造工藝的發展至關重要，高效、合理地運用數控機床，優化加工工藝，能夠顯著提升機械產品的生產質量并降低成本，充分保障了零件產品的高精度和高效率。

參考文獻

[1] 三菱cnc控制器MELDAS60/60S系列MELDASMAGIC64程序說明書[Z].

[2] 車削中心編程與操作[Z].

[3] 郭柳林.車銑復合車削中心前壓蓋的加工技術[J].河南科技，2018（11）：50-53.