摘 要:本文结合笔者的工作经验,对数控车削内孔时需要注意的一些问题进行了阐述和总结。
关键词:内孔 数控车削 孔用刀具 编程 G90 G71
很多机器零件不仅有外圆柱面,而且有内圆柱面。数控车削加工不仅使内孔获得了较好的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度,又解决了复杂形状内腔测量不便的问题。
一、内孔车削工艺特点
第一,内孔加工较外圆车削而言,观察刀具切削情况比较困难,尤其在孔小而深时这一问题更突出。第二,由于受孔径大小的影响,内孔刀具的刀杆不可能设计得很大,因此刀具刀杆刚性较差,容易在加工中出现振动等现象。第三,内孔加工尤其是盲孔加工时,切屑难以及时排出。第四,切削液难以达到切削区域。第五,内孔的测量比较困难。
二、孔用刀具
车削加工中常用的孔用刀具有中心钻、铰刀、内孔车刀等,下面主要介绍内孔车刀,内孔车刀分为通孔车刀和盲孔车刀两种。
1.通孔车刀
为了减小径向切削抗力,防止车孔时振动,通孔车刀在刃磨时主偏角应取得大些,一般为60°~75°,副偏角一般为15°~30°。为了防止内孔车刀后刀面和孔壁摩擦,又不使后角磨得太大,一般磨成两个后角。为了便于排屑,刃倾角取正值(前排屑)。
2.盲孔车刀
盲孔车刀用来车削盲孔或阶台孔,它的主偏角大于90°,一般为92°~95°;后角的要求和通孔车刀一样,不同之处是盲孔车刀刀尖在刀杆的最前端,车平底孔的车刀刀尖到刀杆外端的距离应小于孔半径,否则无法车平孔的底面。为了便于排屑,刃倾角λ取负值(后排屑)。
3.机夹可转为内孔车刀
数控车床所采用的可转位车刀与通用车床相比,一般无本质的区别,但数控车床的加工工序是自动完成的,因此对可转位车刀的要求又高于通用车床所使用的刀具。
三、车孔的关键技术
车孔应掌握四项关键技术:增加内孔车刀的刚性;控制切屑的排出方向;充分加注切削液;孔加工时由于加工空间狭小,刀具刚性不足,所以刀具一般要比较锋利,且切削用量比外圆加工时要选得小些。
四、内孔车削的数控编程
1.G90单一固定循环指令加工内孔
指令格式为:
G00 X__ Z__;(定位到循环起点)
G90 X(U)__ Z(W)__ F__;
说明:
(1)X(U)、Z(W)为循环切削终点坐标,其中X、Z为绝对坐标值,U、W为终点相对循环起点的增量坐标。
(2)F为切削速度。
(3)G90循环起点应制定在工件被加工面之外,特别注意循环起点的X坐标应小于切削内圆的直径,但不能过小;否则,退刀时刀体的另一侧面会与内圆表面发生碰撞。
(4)该循环指令的走刀轨迹为一矩形,当进行内孔的循环车削加工时,从循环起点开始,X轴快速定位至循环终点的X坐标,然后Z轴以设定的F值进行车削加工至循环终点的Z坐标处,X轴再以进给速度退刀至循环起点的X坐标处,最后Z轴快速返回循环起点,第一次的粗车循环结束。如此进行分层粗车加工,例:
.........
G00 X15 Z5;
G90 X18 Z-25 F150;
X22;
X26;
X29.5;
G01 X29 Z0;
G01 X30 W-1;
G01 Z-25 F100;
G00 X20;
G00 Z5;
.........
2.内、外圆粗车复合循环指令G71加工内孔
单一固定循环仅适用于一些轮廓简单的内、外圆柱面零件的程序编制,当加工轮廓复杂时,可以用G71复合循环指令进行编程。
指令格式为:
G00 X__ Z__;(循环起点)
G71 U__ R__;
G71 P__ Q__ U__ W__ F__ S__ T__;
说明:
(1)G71指令中加工内圆轮廓各参数的含义与加工外圆时相同,需注意的是内圆加工时第二个G71程序段中的精加工余量U应取负值。
例:
........
G00 X15 Z5;
G71 U2.5 R1;
G71 P10 Q20 U-0.5 W0.2 F150;
N10 .......
.........
N20 .......
(2)内圆加工时,G71指令循环起点X坐标值一定要小于毛坯孔的X直径。
(3)循环起点位置设定要适当,其X坐标值不宜过小,以免退刀时刀具与孔壁的另一侧发生碰撞,一般小于毛坯孔直径0.5~1mm即可。
以上两种指令代码均可进行内孔的数控车削编程及加工。前者仅在车削一些简单轮廓的内圆柱面时编程比较简单。而后者虽可对一些形状相对复杂的内腔进行编程加工,但也有其局限:G71指令仅可对单调递增或单调递减的零件轮廓进行编程及加工,而对于凹形轮廓则不能进行程序的编制。
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