数控车削加工进给路线的确定

HEATS 发表于 2010-10-22 00:31:36

加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。下面将具体分析： 1.加工路线与加工余量的关系 在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。 ①对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线 图1所示为车削大余量工件的两种加工路线，图(a)是错误的阶梯切削路线，图(b)按1→5的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的阶梯切削路线。因为在同样背吃刀量的条件下，按图(a)方式加工所剩的余量过多。
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图1  车削大余量毛坯的阶梯路线
根据数控加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车削法，改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线(如图2所示)
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图2  双向进刀走刀路线
②分层切削时刀具的终止位置 当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。如图3所示，设以900主偏角刀分层车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e(例如可取e=0.05㎜)。如果e=0，则每一刀都终止在同一轴向位置上，主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。当刀具的主偏角大于900，但仍然接近900时，也宜作出层层递退的安排，经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。
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图3  分层切削时刀具的终止位置
2.刀具的切入、切出 在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切线方向切入、切出。 尤其是车螺纹时，必须设置升速段δ1和降速段δ2（如图4），这样可避免因车刀升降而影响螺距的稳定。
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图4  车螺纹时的引入距离和超越距离
3.确定最短的空行程路线 确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时辅以一些简单计算。现将实践中的部分设计方法或思路介绍如下。 ①巧用对刀点图5(a)为采用矩形循环方式进行粗车的一般情况示例。其起刀点A的设定是考虑到精车等加工过程中需方便地换刀，故设置在离坯料较远的位置处，同时将起刀点与其对刀点重合在一起，按三刀粗车的走刀路线安排如下： 第一刀为 A→B→C→D→A 第二刀为 A→E→F→G→A 第三刀为 A→H→I→J→A 图5(b)则是巧将起刀点与对刀点分离，并设于图示B点位置，仍按相同的切削用量进行三刀粗车，其走刀路线安排如下：起刀点与对刀点分离的空行程为A→B 第一刀为 B→C→D→E→B 第二刀为 B→F→G→H→B 第三刀为 B→I→J→K→B 显然，图5(b)所示的走刀路线短。
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图5  巧用起刀点 (a) 起刀点对刀点重合 (b) 起刀点对刀点分离
②巧设换刀点为了考虑换（转）刀的方便和安全，有时将换（转）刀点也设置在离坯件较远的位置处（如图5中A点），那么，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；如果将第二把刀的换刀点也设置在图5(b)中的B点位置上，则可缩短空行程距离。 ③合理安排“回零”路线在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者（特别是初学者）有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”（即返回对刀点）指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再进行后续程序。这样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。 4.确定最短的切削进给路线 切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。 图6为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图6(a)表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀沿着工件轮廓进行走刀的路线；图6(b)为利用其程序循环功能安排的“三角形”走刀路线；图6(c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。
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图6  走刀路线示例 (a)沿工件轮廓走刀 (b)“三角形”走刀 (c)“矩形”走刀
对以上三种切削进给路线，经分析和判断后可知矩形循环进给路线的走刀长度总和为最短。因此，在同等条件下，其切削所需时间（不含空行程）为最短，刀具的损耗小。另外，矩形循环加工的程序段格式较简单，所以这种进给路线的安排，在制定加工方案时应用较多。

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