數控車床溝槽件加工工藝研究

李娜 李鵬飛 王倫 李明芳

摘 要：溝槽零件是數控車床加工中經常碰到的，不同類型溝槽的加工方法是有差別的，其各自的加工工藝、切削參數、編程方法也截然不同。溝槽零件的制造其生產工藝是關鍵，零件精度好壞取決于工藝編制的品質。對溝槽件的加工工藝設計、生產制造中常遇到相關問題進行分析與研究。

關鍵詞：數控車床; 溝槽零件; 工藝設計; 生產制造

引言

數控車床在生產加工過程中，常會遇到軸肩部分的溝槽加工、內孔臺階的溝槽加工：常見的有矩形內外溝槽、梯形內外溝槽、端面溝槽、內外圓弧溝槽等。溝槽零件的設計是根據它在整機中所處位置的機械性能的要求而程序成形的，各種槽其功能也各不相同，它們在整機中各自承擔著自己的使命。數控車床生產制造溝槽零件，不同類型的溝槽加工工藝設計是零件精度的關鍵之所在。操作者要根據圖樣要求對槽的類型進行識別與分析，確定槽的類型后進行加工工藝編排、加工線路軌跡的設計、加工程序的編寫及加工刀具、量具的準備等。

圖 1 是幾種溝槽基于一體的軸類零件，對有加工經驗的操作者來說，閱圖思考之時腦子里已形成加工制造思路、數控編程線路亦已擬定。加工工藝是生產的先行，零件的工序工步的設計。

1 零件的圖樣分析（圖 1）

1.1 圖樣輪廓分析

這是一個外形并不復雜的多槽零件，有外圓、矩形槽、梯形槽和圓弧槽構成，把幾種溝槽集于一體，零件結構很有特點。槽的功能各不相同，像矩形多槽有散熱作用，矩形單槽有螺紋退刀槽、卡簧槽等;梯形槽多為皮帶槽、內油毛氈槽和主軸剎車槽等;圓弧槽多見于渦輪槽，也見于皮帶槽。

1.2 圖樣精度分析

外圓由三個軸肩組成，尺寸精度要求較高，數控車床加工完全能達到要求;三個不同類型的槽，其精度要求并不高，只是三個矩形深槽加工稍有難度，切削參數與程序合理可解決;位置精度外圓 d20 與 d36 的同軸度要求是0.05 mm，用軟爪裝夾基本能保證。

2 零件的結構工藝

溝槽件在結構上雖然是同屬軸類零件范疇，但又不同于軸類零件的結構單一，因為在軸肩上添加了溝槽，加工過程比單一的軸類零件復雜些，更何況這個零件有三種形狀不一的溝槽并存，加工過程就要多好幾道工序，但就零件結構工藝而言，生產的過程還是相對簡單的，構成各輪廓的尺寸精度基本都能達到。

3 零件的加工工藝

槽類零件的加工工藝的確定要服從于整個零件的加工需要，同時還要考慮到槽類零件加工的特點。鑒于該零件是一個多槽的軸類零件，集中了矩形槽、梯形槽、圓弧槽疊加的軸類零件，加工過程的工藝編排既要合理又要便于加工，應從工序、工步著手考慮：如工件的合理裝夾、深槽切削的方式、切削參數的設定、數控車削線路設計等。

3.1溝槽加工方法

當軸肩外圓加工完后，依次加工圓弧槽、梯形槽和矩形槽。

1） 車削圓弧槽：用尖頭刀車削圓弧槽，采用 G71 復合循環指令來完成圓弧槽的加工任務。

2） 車削梯形槽：同車圓弧槽一樣，可采用 G71 指令完成梯形槽的加工。

3） 車削矩形槽：矩形槽分普通槽、深槽和寬槽三種。

a） 普通槽加工方法：對于寬度、深度值不大且精度要求不高的槽，采用和槽等寬的刀具直接切入一次成形，如

圖 2 所示。即刀具切入槽底后可利用延時指令使刀具暫時停留以修整槽底，退刀時采用工進速度。

b） 深槽加工方法：本工件屬于深槽類的矩形槽范疇，

為了避免切槽過程中由于排屑不暢，使刀具前部壓力過大出現扎刀和折斷刀具現象，可以采用分次進刀的方式。刀具在切入一定深度后，停止進刀并回退一段距離，達到斷屑退屑的目的，如圖 3 所示。同時注意盡量選擇強度較高的刀具。

c） 寬槽加工方法：通常把大于一個槽刀寬度的槽稱為寬槽，寬槽的槽寬和槽深的精度及表面精度要求相對較高。車削寬槽時常采用排刀的方法進行粗車，精車時從槽的一側車到槽底，再從槽底車至另一側，再沿側面退出，如圖 4 所示。

4.各個溝槽的加工程序

通過分析零件圖樣可以看出，圓弧槽和梯形槽可以用G71 指令完成生產加工。幾個矩形槽的深度值和長度值都相等，如果用 G00 指令、G01 指令進行加工，程序過于頻繁而且容易出錯，運用子程序調用指令就方便得多，但割刀切深槽容易卡屑和斷刀，因此程序編寫時不容忽視割刀切入問題，合理的運用切削原理達到生產加工的效果。程序見表 4 僅供參考。

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