數控車削時切屑纏繞的解決方案

強周

寧波華表機械制造有限公司 浙江寧波 315327

1 序言

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

2 數控程序

2.1 斷屑功能指令

數控車床數控系統主要有日本的FANUC、MAZAK，德國的SINUMERIK、HEIDENHAIN，美國的HAAS，以及我國的廣州數控、凱恩帝數控、華中數控及新代數控等，其中多個系統包含有斷屑功能指令，例如，FANUC系統中的伺服學習搖動功能和FSC功能見表1。

表1 FANUC系統中的伺服學習搖動功能和FSC功能

系統斷屑功能可有效地將車削切屑細粒化，不纏屑。缺點是：①在相同的切削參數條件下，比正常加工節拍要長，原理是通過刀尖振蕩運動，使切屑碎斷，無法纏繞。多運行的刀尖振蕩路線使節拍有所下降。②相比常規切削表面的表面質量要差些。③正常使用的系統沒有附帶以上功能，需要單獨購買開通激活，額外支付幾萬元的費用，且每套系統獨立收取。

2.2 自編斷屑宏程序

自編宏程序就是利用系統在正常使用中的宏程序功能，按照原有的系統規則實現類似振蕩動作。實際上就是刀具進給一點，再退刀一點，使切屑細粒化，不纏屑。

圖1為汽車轉向盤內的傳動軸零件，以3.7mm倒角和φ18.44mm外圓兩處車削為例，常規的數控程序如下。

圖1 汽車轉向盤內的傳動軸零件

自編宏程序可以省掉一筆可觀的斷屑功能開通費用，缺點是編程復雜、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，可設計一種機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備頗有限制，影響刀具更換等操作。機械斷屑裝置如圖2所示。

圖2 機械斷屑裝置

5 高壓射流沖擊

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

高壓射流不僅要求液壓泵的壓力比普通壓力機床的冷卻泵壓力要高很多，而且整個機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 結束語

本文基于數控車削中的切屑纏繞問題，介紹幾種常用的斷屑方法，從數控程序、刀具槽形及斷屑裝置等方面入手，實現自動斷屑。另外，在特定的加工環境下，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。后續若再搭載自動在線檢測裝置，最終可實現無人看管的數控車削，從而提高加工效率，提升行業競爭力。

專家點評

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

文章的亮點是與時俱進、思路創新，在不同的加工環境下，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控加工和機械手裝卸零件的自動生產線，具有很好的實用性和經濟性。