數(shù)控車削時切屑纏繞的解決方案

強(qiáng)周

寧波華表機(jī)械制造有限公司 浙江寧波 315327

1 序言

在數(shù)控加工和機(jī)械手裝卸零件的自動生產(chǎn)線中，經(jīng)常會遇到因零件上纏繞切屑而造成機(jī)械手動作阻斷甚至失效，無法實現(xiàn)無人值守的自動化。解決車削時的切屑纏繞問題，大致有以下幾種方案。

2 數(shù)控程序

2.1 斷屑功能指令

數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)主要有日本的FANUC、MAZAK，德國的SINUMERIK、HEIDENHAIN，美國的HAAS，以及我國的廣州數(shù)控、凱恩帝數(shù)控、華中數(shù)控及新代數(shù)控等，其中多個系統(tǒng)包含有斷屑功能指令，例如，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)中的伺服學(xué)習(xí)搖動功能和FSC功能見表1。

表1 FANUC系統(tǒng)中的伺服學(xué)習(xí)搖動功能和FSC功能

系統(tǒng)斷屑功能可有效地將車削切屑細(xì)粒化，不纏屑。缺點(diǎn)是：①在相同的切削參數(shù)條件下，比正常加工節(jié)拍要長，原理是通過刀尖振蕩運(yùn)動，使切屑碎斷，無法纏繞。多運(yùn)行的刀尖振蕩路線使節(jié)拍有所下降。②相比常規(guī)切削表面的表面質(zhì)量要差些。③正常使用的系統(tǒng)沒有附帶以上功能，需要單獨(dú)購買開通激活，額外支付幾萬元的費(fèi)用，且每套系統(tǒng)獨(dú)立收取。

2.2 自編斷屑宏程序

自編宏程序就是利用系統(tǒng)在正常使用中的宏程序功能，按照原有的系統(tǒng)規(guī)則實現(xiàn)類似振蕩動作。實際上就是刀具進(jìn)給一點(diǎn)，再退刀一點(diǎn)，使切屑細(xì)粒化，不纏屑。

圖1為汽車轉(zhuǎn)向盤內(nèi)的傳動軸零件，以3.7mm倒角和φ18.44mm外圓兩處車削為例，常規(guī)的數(shù)控程序如下。

圖1 汽車轉(zhuǎn)向盤內(nèi)的傳動軸零件

自編宏程序可以省掉一筆可觀的斷屑功能開通費(fèi)用，缺點(diǎn)是編程復(fù)雜、繁瑣，容易出錯。

3 刀具斷屑槽形

市場上的各品牌刀片均有可選擇的斷屑槽形[1，2]，在車削時有利于形成斷屑。刀片斷屑槽形及適用范圍[3]見表2。

表2 刀片斷屑槽形及適用范圍

4 斷屑裝置

在條件合適的情況下，可設(shè)計一種機(jī)械阻斷或振動阻斷的裝置，安裝在刀桿或刀座上，起到斷屑功能。該裝置一般用于空間較大的零件加工場所，對加工小零件的緊湊型設(shè)備頗有限制，影響刀具更換等操作。機(jī)械斷屑裝置如圖2所示。

圖2 機(jī)械斷屑裝置

5 高壓射流沖擊

高壓射流使切削液精準(zhǔn)抵達(dá)切削區(qū)域[4]，切屑卷曲成C形，并形成液壓楔，對切屑卷曲高溫處進(jìn)行快速急冷淬火，然后壓力推斷切屑，形成連續(xù)的高效斷屑加工。

高壓射流不僅要求液壓泵的壓力比普通壓力機(jī)床的冷卻泵壓力要高很多，而且整個機(jī)床的切削液管路需要高壓管路，罩殼亦要能防止高壓的水流外滲。高壓射流沖擊斷屑如圖3所示。

圖3 高壓射流沖擊斷屑

6 結(jié)束語

本文基于數(shù)控車削中的切屑纏繞問題，介紹幾種常用的斷屑方法，從數(shù)控程序、刀具槽形及斷屑裝置等方面入手，實現(xiàn)自動斷屑。另外，在特定的加工環(huán)境下，還有電流脈沖斷屑、專用訂制刀具等方案作為參考。在不同的加工環(huán)境下，選用適宜的斷屑方案，能夠有針對性地解決斷屑問題。后續(xù)若再搭載自動在線檢測裝置，最終可實現(xiàn)無人看管的數(shù)控車削，從而提高加工效率，提升行業(yè)競爭力。

專家點(diǎn)評

本文介紹了幾種常用的斷屑方法，從數(shù)控編程、刀具槽形及斷屑裝置等方面入手，實現(xiàn)自動斷屑，解決了數(shù)控車削中的切屑纏繞問題。

文章的亮點(diǎn)是與時俱進(jìn)、思路創(chuàng)新，在不同的加工環(huán)境下，選用合適的斷屑方案，有針對性地解決切屑纏繞問題，適用于無人值守的數(shù)控加工和機(jī)械手裝卸零件的自動生產(chǎn)線，具有很好的實用性和經(jīng)濟(jì)性。