探析切槽刀在數控車削中的應用

余正存

摘要：在工件表面上車溝槽的方法叫切槽，常見的外圓溝槽有外圓直槽、圓弧溝槽和梯形槽等多種形式。圓柱體切槽包括切外圓槽、內孔槽、退刀槽、端面槽，加工其所用刀具稱切槽刀。本文探討了利用切槽刀提高零件加工質量、減少換刀次數、降低加工難度、提高生產效率的技巧和方法。

關鍵詞：切槽刀;數控車;圓弧車刀

中圖分類號：TG506文獻標志碼：A

槽刀工藝特點是：一個主刀刃和二個副刀刃同時參與切削，被切削材料塑性變形復雜、摩擦阻力較大，加工時相比外圓車削，進給量較小、切削厚度薄，單位切削力增大。同時切削削溫較高，散熱差，加劇刀具磨損，降低刀具使用壽命。本文以甘肅省數控技能大賽數控車學生組實操試題為例，探討了如何在數控車上利用切槽刀進行零件表面的加工，提高零件加工質量，減少換刀次數，降低加工難度，提高生產效率。難點在于編程技巧和方法。

1技術要求

零件圖如圖1所示，要求未注線性尺寸公差應符合GB/T1804-2000的要求，未注倒角1×45°，零件加工表面，不應有劃痕、擦傷等損傷零件表面的缺陷，加工后的零件不允許有毛刺、飛邊。材料為45#鋼。該材料為優質碳素結構用鋼，硬度不高易切削加工，模具中常用來做模板、梢子、導柱等，應用廣泛。毛坯為φ100×145mm的棒料。零件的尺寸、表面質量、位置關系要求較高，加工難度在于編程方法、走刀路線的選擇。

2加工工藝設計

為了不影響該零件表面粗糙度及尺寸精度的加工要求，結合零件圖分析，圖1加工的最大難點是切除率較大，幾何形狀復雜，且R20的圓弧、80°錐面及R3圓弧要形成光滑過渡。這給提高該零件的加工質量、刀具選擇、編程方法、工藝安排提出了一定挑戰。因此，本例選擇了72.5°外圓車刀、3mm切槽刀、R2圓弧車刀及螺紋車刀，作為該零件的粗精加工刀具。選擇3mm切槽刀，一方面，零件直徑較大，如果選擇較寬刀刃，在車削過程中，容易產生振動，降低零件加工精度。刀寬過窄，反而降低了刀具本身工藝剛性，不但影響加工效率的提高，而且直接影響其加工表面質量。另一方面，選擇3mm切槽刀，是結合圖1幾何形狀分析得出的結論，意在利用3mm切槽刀對R20的圓球面進行粗精加工，經過計算與實踐，其加工誤差為0.06mm，完全符合GB/T1804-2000的精度要求。為了保證零件表面質量的一致性，本例除了采用3mm切槽刀對R20圓弧、槽粗精加工以外，還對R4、80°的零件輪廓進行了粗精加工。加工80°錐面及R3時，先用3mm切刀對80°錐面進行粗精加工如圖2所示，然后采用R2圓弧車刀，用圓弧相切的方式進行粗精加工如圖3，這樣的組合方式，保證了加工精度，提高了加工效率。切削參數的合理選擇，直接影響著零件加工表面質量和尺寸精度，本例中粗、精車主軸轉速為300-700r/min，外圓車刀粗車背吃刀量為2m，進給速0.13mm/r，留0.3精加工余量，精加工為進給速度0.09mm/r。切槽刀粗車進給速度為0.06mm/r，精車0.05mm/r。圓弧車刀粗車背吃刀量為0.5mm，進給速0.1mm/r，留0.2精加工余量，精加工為進給速度0.08mm/r。加工工藝的安排，直接影響著零件的質量和生產效率，本例的加工方案是：先粗精車右面，粗精加工至ψ88，然后以右面定位，采用一夾一頂的裝夾方式，一次加工左面。先用外圓車刀除去大部分加工余量，再用切槽刀進行粗精加工，加工結果如圖8所示。

3 編程方法

本文主要采用了CAXA數控車軟件編程，軟件編程的缺點是程序量較大，但程序準確度高，不宜出錯。切槽刀加工方式分為：縱向加工和橫向加工兩種。圖4為縱向加工軌跡，這種軌跡適合直徑比較小，且刀寬較小的情況。圖5為橫向加工軌跡，這種軌跡雖然加工效率較高，但對刀具使用壽命造成影響。本例使用的是縱向走刀方式。切槽刀參數設置如圖6所示，每切深3mm，退刀4mm，步距2.5mm。這樣的走刀方式，便于排削，提高刀具使用壽命。圖7為軟件編程切槽刀走刀軌跡。

4 結束語

本論述主要研究了切槽刀在數控車削中的應用和編程方法等，意在提高零件的加工精度和加工效率，拓展切槽刀在車削中的應用，切槽刀也可以加工除槽以外的幾何形狀，發揮切槽刀在實際加工中的優勢。