1 數控車床外徑端面刀的快速高精度對刀法
傳統車床主要通過試切工件的方法對刀,即車削工件,精測車削處尺寸,計算實測值與目標值之差,按差值的大小和正負進行進刀或退刀。對于數控車床,除了少數配有對刀功能的之外,主要用對刀儀、對刀塊或試切工件對刀。用專用的對刀儀作機外對刀,雖然精度較高,但刀具必須連同刀夾一起對。可刀夾一般較重,拆裝較為費勁。尤其在只更換刀片時,用此法比用試切對刀還要慢。用對刀塊對刀,由于多種誤差的影響,對刀精度不高。因此,目前大多數數控車床仍用試切工件對刀。步驟的前三步與車床傳統對刀相同,只是把搖手把看刻度進退刀改為用按鈕輸入刀具補償值了。
試切工件對刀的優點是費用低、精度高;缺點是費時間,而且有些刀具(如油溝槽刀)很難用此法對刀。因此在實踐中摸索出一種適用于外經、端面刀或類似油溝槽刀的快速、高精度對刀方法。這是一種不用試切的手動對刀方法。此法可在不用對刀儀、對刀塊或對刀標準件的前提下,把試切對刀時間縮短60%。此法可保持試切對刀的優點,克服試切對刀的缺點。
(1)原理。卡盤外徑可作為橫向(X向)對刀的現成基準,而定位塊外端面又是縱向(Z向)對刀的極好基準。卡盤外徑精測一次所得的尺寸是個不變值。程序的Z向原點又常常在定位塊外端面上,所以兩個方向都免除了先試切、再精測量、后算出刀的補償值后再輸入的常規對刀手續。特別是縱向由于不受試切件測量誤差的影響,所以對刀精度比試切法對刀精度高;由于不受安裝精度的影響,其對刀精度比標準件對刀法高。
(2)方法。由于車床的數控裝置分兩大類,所以方法要分兩種進行分別敘述。
①對用位置檢測器的數控車床
橫向對刀步驟:a將相應補償號的X向補償值清零;b精測卡盤吊環孔附近的外徑尺寸,記下此D1,值(此步只要換卡盤時作一次,以后可直接用記下的 D1值);c將卡盤用手轉到吊環孔對著刀尖方向;左手將一條報紙放在刀尖與卡盤之間并不斷拉動,右手用手動操作先快后慢地將刀尖向卡盤外徑靠近,直到報紙拉不動為止,設此時光屏上X向顯示值為D2;d如果隨后的加工吃刀量小,可不考慮讓刀量。將光屏顯示值減去卡盤直徑后再減去兩倍報紙厚度就是刀的補值。報紙的平均厚度為0.08mm,局部壓縮后為0.05mm.所以,X向刀補值=D2,一D1—0.1。將計算值輸入此刀相應補償號的X位置。如果以后的加工吃刀量大,應將上述值減去經驗讓刀量再輸入。
縱向對刀步驟:a將相應補償號的Z向補償值清零;b將卡盤用手轉到定位塊對著刀尖方向;c左手將一條報紙放在刀尖與定位塊端面之間,并不斷拉動。右手用手動操作先快后慢地將刀尖定位塊端面接近,直到報紙拉不動為止,設此時光屏上Z向顯示值為Z1,則Z向刀補值=Z1-0.05。再將計算值輸入此刀相應補償號的Z位置即可。如果以后加工吃刀量大,應將上述值減去經驗讓刀量后再輸入。
②對用相對位置檢測器的數控車床
橫向對刀步驟:a、b、c、d四步與上述用位置檢測器的數控車床相同;e“鎖緊”機械部分,用手動操作將光屏的X顯示值搖到與 (D1+0.10)值相同;f解除上述“機械鎖緊”,用手動操作,將刀架升到橫向起始位置;g將程序中G50程序段內的X值減去此時光屏顯示的X值,這就是刀具補償值,將它輸入此刀相應補償號的X位置即可。如果以后加工的吃刀量較大,應將上述值減去經驗讓刀量后再輸入。
縱向對刀步驟:a、b、c三步與前述用位置檢測器的數控車床相同;d“鎖緊”機械部分,用手動操作將光屏上的Z顯示值搖到+0.05;e解除上述“機械鎖緊”,用手動操作將刀架升到縱向起始位置;f將程序中G50程序段內的z值減去此時光屏上顯示的Z值,就是刀具補償值,將它輸入此刀相應補償號的Z位置即可。如果以后加工的Z向吃刀量較大,應將上述值減去經驗讓刀量再輸入。
(3)注意事項
①如果程序原點位于距定位塊端面Z處,那么前述的Z向刀補值應再加上Z值,兩種類型都是如此。
②如刀尖因卡爪原因到不了定位塊端面,Z向可用卡盤端面對刀,這時刀補值要進行一次換算。
2 用一把刀車削工件回轉中心兩邊的方法
圖8—1是一種遠程傳感器上用的法蘭簡圖,要車削A、B、C、D、E五個面。除A面外,其它各面尺寸精度、位置精度和表面粗糙度的要求都比較高。毛坯是鍛件。為保證精度,分粗車、精車來完成。采用安裝55。等邊菱形刀片的外圓刀,按圖示的方向安裝在刀臺上。
車削方法:如按常規的方法,車A、B面用一把刀,車C、D、E面用另一把刀,這樣粗車和精車要用4把刀,而且用這種方法加工很難使B、E面之間的尺寸誤差不超過公差(0.02ram)范圍。采用一把刀車削工件回轉中心兩邊的方法,解決了上述問題。此方法是粗車、精車分別用一把刀,兩把刀除刀尖圓弧不同外,其它都相同,連走刀路線都相同。下面只介紹精車刀的車削過程。
先讓刀尖快速到達m’點,讓工件正轉(M03)的同時,再使刀尖到達切削起始點m,依次切削C、D、E面,直到f點。接著讓工件停轉(M05),同時讓刀尖到達n’點,讓工件逆轉(M04.)的同時,讓刀尖到達另一側切削起始點n,依次切削B面和A面,直到刀尖到達g點。至此,切削已全部完成,退刀、停轉和結束程序。
采用此方法,已成功地加工了萬余件,效果很好,可供車削類似的工件參考。
3 不讓拐角處出毛刺的數控車削方法
有些鋼質工件要求拐角為直角,且不能有毛刺,采用數控車床加工,就能做到這點。
車刀刀尖放大看多呈圓弧型,見圖8—2。K是假想刀尖點,E、F分別是刃口圓弧與水平線和垂直線的切點。如按圖8—3和圖8—4安排切削路線,會分別在外徑和端面拐角處出毛刺。如按圖8—5安排,車完后工件上的毛刺與圖8-4基本一樣。可見,以上三種常規的車削方法均出毛刺。
4 防止切削凹拐角處刀具負荷驟升的方法
如圖8-8所示工件的精車加工,圖中的虛線與實線分別為加工前、后的輪廓。是大批量加工,要求表面不能有接刀印痕。
選用安裝80°等邊菱形涂層刀片的端面外徑刀。如果在單刀臺數控車床上車削,若先車I部,在后接近C點時,會出現很寬的切屑,刀片左側刃負荷驟升,對刀具和機床都不利。若這一刀在將要接觸Ⅱ部時就結束,那么第2刀車Ⅱ部時就得這樣車:向下先切到C點,再向右至少走1.5mm才能退刀,這樣切削的負荷就不會驟升了,但在外徑上就出現一個接刀印痕,這不允許。改用先車Ⅱ部再車I部的情況也一樣。可以采用I、Ⅱ部來回多車幾次解決,但這樣切削效率就降低了許多,小批量加工還可以,大批量加工就不合適了。也可以用35°等邊菱形刀片的外徑刀來車削,使第一刀末尾的負荷不要增大太多,但35°菱形刀片的強度差,效果也不好。后采用雙刀臺數控車床上用下述辦法解決。用兩把相同的安裝80°等邊菱形涂層刀片的端面外徑刀,一把裝在上刀臺上,一把裝在下刀臺上。加工時,讓這兩把刀同時車削到C點,當然也同時退刀。通過分析可知,在兩把刀同時接近C點時,切削負荷不會有較大的增加,實際切削下來的切屑也沒有明顯變寬,反而切削到C點時的切屑越來越窄。
余下的問題是如何讓上、下兩把刀同時切削到C點。一種方法是用快進讓上、下刀分別到達E、D點,再用同步指令同時開始工進,上、下刀的每轉進給量指令相同值。另一種方法是上刀先在F點等待,下刀從D點開始向左切削,到切削到距C點32mm時,再用同步指令讓上刀開始工進。第三種方法是先讓上、下刀分別到達 F點、D點,再在上刀臺的程序中加一個暫停程序段(G04),在這個暫停程序段和下刀臺程序的工進程序段中,分別加進相同的同步指令。如果暫停時間通過精確計算選得合適,上、下刀也會同時到達C點。不管用哪種方法,其效率和效果都是一樣的。不過,如果上、下刀切削要用不同的進給量時,只能采用上述第三種方法。
不要擔心兩把刀同時切削到C點會撞在一起,事實上,上、下刀分別切削工件回轉中心的兩個不同的側面。
5 縮短批量工件車削工藝流程的方法
一種需要大批量車削的密封座,毛坯為鍛件,其車完后的剖面形狀如圖8-10內虛線所示。原來的工藝流程為3道粗車、1道半精車、2道精車、共6道工序。采用C7620液壓半自動車床和C7220仿形車床,加工后外徑橢圓度有時達不到圖紙0.12mm的要求。
通過分析和反復試驗,縮短了工藝流程。只用3道工序就完成全部粗、精加工,其加工精度也達到了圖紙要求,而且只使用了一臺數控車床。
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