基于多特征疊加溝槽的數(shù)控車削實(shí)證研究

余娟

（煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)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(shí)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(jìn)給切削力很大。因此，車削溝槽時除了要選取合適的進(jìn)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(biāo)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(shè)計(jì)其走刀路線如圖2所示，槽刀定位到A 點(diǎn)（100，100），切外槽時先沿著-Z向以G00的方式快速定位到B點(diǎn)（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(diǎn)（65，-34），再以G01的方式切入到槽底D點(diǎn)（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(jìn)給的光整加工，再以G01的方式退刀至C點(diǎn)，最后先沿X向快速退刀至B點(diǎn)，再沿Z向快速退刀至A點(diǎn)，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(biāo)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(jìn)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(jìn)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(jìn)刀，刀具在切入工件一定深度后，停止進(jìn)刀并回退一段距離，進(jìn)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(jìn)刀，進(jìn)刀次數(shù)和進(jìn)刀量計(jì)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(biāo)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(fù)出現(xiàn)，分別對應(yīng)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。可利用子程序?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(dǎo)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(yàn)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(jìn)地提煉了具備不同特征的矩形槽的加工方法。“窄、淺且精度要求不高”的單槽加工用G01切削法來實(shí)現(xiàn)；“寬、淺且精度要求不高”的單槽的加工應(yīng)采用G01排切法；較深的槽可以分多次進(jìn)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(jìn)給的光整加工。作為一名編程人員應(yīng)該熟練掌握這些編程方法，且能根據(jù)實(shí)際情況靈活使用，達(dá)到事半功倍的效果。