淺論內(nèi)孔的數(shù)控車削

摘 要：本文結(jié)合筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)數(shù)控車削內(nèi)孔時(shí)需要注意的一些問題進(jìn)行了闡述和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)孔 數(shù)控車削 孔用刀具 編程 G90 G71

很多機(jī)器零件不僅有外圓柱面，而且有內(nèi)圓柱面。數(shù)控車削加工不僅使內(nèi)孔獲得了較好的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度，又解決了復(fù)雜形狀內(nèi)腔測(cè)量不便的問題。

一、內(nèi)孔車削工藝特點(diǎn)

第一，內(nèi)孔加工較外圓車削而言，觀察刀具切削情況比較困難，尤其在孔小而深時(shí)這一問題更突出。第二，由于受孔徑大小的影響，內(nèi)孔刀具的刀桿不可能設(shè)計(jì)得很大，因此刀具刀桿剛性較差，容易在加工中出現(xiàn)振動(dòng)等現(xiàn)象。第三，內(nèi)孔加工尤其是盲孔加工時(shí)，切屑難以及時(shí)排出。第四，切削液難以達(dá)到切削區(qū)域。第五，內(nèi)孔的測(cè)量比較困難。

二、孔用刀具

車削加工中常用的孔用刀具有中心鉆、鉸刀、內(nèi)孔車刀等，下面主要介紹內(nèi)孔車刀，內(nèi)孔車刀分為通孔車刀和盲孔車刀兩種。

1.通孔車刀

為了減小徑向切削抗力，防止車孔時(shí)振動(dòng)，通孔車刀在刃磨時(shí)主偏角應(yīng)取得大些，一般為60°～75°，副偏角一般為15°～30°。為了防止內(nèi)孔車刀后刀面和孔壁摩擦，又不使后角磨得太大，一般磨成兩個(gè)后角。為了便于排屑，刃傾角取正值（前排屑）。

2.盲孔車刀

盲孔車刀用來車削盲孔或階臺(tái)孔，它的主偏角大于90°，一般為92°～95°；后角的要求和通孔車刀一樣，不同之處是盲孔車刀刀尖在刀桿的最前端，車平底孔的車刀刀尖到刀桿外端的距離應(yīng)小于孔半徑，否則無法車平孔的底面。為了便于排屑，刃傾角λ取負(fù)值（后排屑）。

3.機(jī)夾可轉(zhuǎn)為內(nèi)孔車刀

數(shù)控車床所采用的可轉(zhuǎn)位車刀與通用車床相比，一般無本質(zhì)的區(qū)別，但數(shù)控車床的加工工序是自動(dòng)完成的，因此對(duì)可轉(zhuǎn)位車刀的要求又高于通用車床所使用的刀具。

三、車孔的關(guān)鍵技術(shù)

車孔應(yīng)掌握四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：增加內(nèi)孔車刀的剛性；控制切屑的排出方向；充分加注切削液；孔加工時(shí)由于加工空間狹小，刀具剛性不足，所以刀具一般要比較鋒利，且切削用量比外圓加工時(shí)要選得小些。

四、內(nèi)孔車削的數(shù)控編程

1.G90單一固定循環(huán)指令加工內(nèi)孔

指令格式為：

G00 X__ Z__；（定位到循環(huán)起點(diǎn)）

G90 X（U）__ Z（W）__ F__；

說明：

（1）X（U）、Z（W）為循環(huán)切削終點(diǎn)坐標(biāo)，其中X、Z為絕對(duì)坐標(biāo)值，U、W為終點(diǎn)相對(duì)循環(huán)起點(diǎn)的增量坐標(biāo)。

（2）F為切削速度。

（3）G90循環(huán)起點(diǎn)應(yīng)制定在工件被加工面之外，特別注意循環(huán)起點(diǎn)的X坐標(biāo)應(yīng)小于切削內(nèi)圓的直徑，但不能過小；否則，退刀時(shí)刀體的另一側(cè)面會(huì)與內(nèi)圓表面發(fā)生碰撞。

（4）該循環(huán)指令的走刀軌跡為一矩形，當(dāng)進(jìn)行內(nèi)孔的循環(huán)車削加工時(shí)，從循環(huán)起點(diǎn)開始，X軸快速定位至循環(huán)終點(diǎn)的X坐標(biāo)，然后Z軸以設(shè)定的F值進(jìn)行車削加工至循環(huán)終點(diǎn)的Z坐標(biāo)處，X軸再以進(jìn)給速度退刀至循環(huán)起點(diǎn)的X坐標(biāo)處，最后Z軸快速返回循環(huán)起點(diǎn)，第一次的粗車循環(huán)結(jié)束。如此進(jìn)行分層粗車加工，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.內(nèi)、外圓粗車復(fù)合循環(huán)指令G71加工內(nèi)孔

單一固定循環(huán)僅適用于一些輪廓簡(jiǎn)單的內(nèi)、外圓柱面零件的程序編制，當(dāng)加工輪廓復(fù)雜時(shí)，可以用G71復(fù)合循環(huán)指令進(jìn)行編程。

指令格式為：

G00 X__ Z__；（循環(huán)起點(diǎn)）

G71 U__ R__；

G71 P__ Q__ U__ W__ F__ S__ T__；

說明：

（1）G71指令中加工內(nèi)圓輪廓各參數(shù)的含義與加工外圓時(shí)相同，需注意的是內(nèi)圓加工時(shí)第二個(gè)G71程序段中的精加工余量U應(yīng)取負(fù)值。

例：

........

G00 X15 Z5；

G71 U2.5 R1；

G71 P10 Q20 U-0.5 W0.2 F150；

N10 .......

.........

N20 .......

（2）內(nèi)圓加工時(shí)，G71指令循環(huán)起點(diǎn)X坐標(biāo)值一定要小于毛坯孔的X直徑。

（3）循環(huán)起點(diǎn)位置設(shè)定要適當(dāng)，其X坐標(biāo)值不宜過小，以免退刀時(shí)刀具與孔壁的另一側(cè)發(fā)生碰撞，一般小于毛坯孔直徑0.5～1mm即可。

以上兩種指令代碼均可進(jìn)行內(nèi)孔的數(shù)控車削編程及加工。前者僅在車削一些簡(jiǎn)單輪廓的內(nèi)圓柱面時(shí)編程比較簡(jiǎn)單。而后者雖可對(duì)一些形狀相對(duì)復(fù)雜的內(nèi)腔進(jìn)行編程加工，但也有其局限：G71指令僅可對(duì)單調(diào)遞增或單調(diào)遞減的零件輪廓進(jìn)行編程及加工，而對(duì)于凹形輪廓?jiǎng)t不能進(jìn)行程序的編制。