數(shù)控車(chē)床刀具系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

李進(jìn)東，邱永成，陳鵬，吳國(guó)明

（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，四川 遂寧 629000）

數(shù)控車(chē)床刀具系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

李進(jìn)東，邱永成，陳鵬，吳國(guó)明

（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，四川 遂寧 629000）

通過(guò)對(duì)數(shù)控車(chē)床刀具系統(tǒng)研究與試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出數(shù)控車(chē)床定位式刀桿刀具系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車(chē)床加工中的自動(dòng)對(duì)刀．提高了加工效率，穩(wěn)定了加工精度，為全面實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)．

數(shù)控車(chē)床；定位式刀桿；研究與設(shè)計(jì)；經(jīng)濟(jì)與高效

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提高，則就應(yīng)不斷提高其生產(chǎn)制造水平．在生產(chǎn)制造業(yè)中，機(jī)械制造業(yè)占非常重要的基礎(chǔ)地位及相當(dāng)大的比例，而機(jī)械制造業(yè)中車(chē)削加工占有60℅～70℅左右．因此在機(jī)械車(chē)削加工中，如何提高生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效率，保證質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，顯得意義非常重要．

目前，根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新研究情況表明，數(shù)控車(chē)床刀具系統(tǒng)還停留在初期研究及使用階段，沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品雜亂，型號(hào)各異，對(duì)數(shù)控車(chē)床機(jī)械加工非常不利，致使生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效率低，自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)成本高．因此我們通過(guò)分析研究與設(shè)計(jì)，能夠有效的整合數(shù)控車(chē)床制造與生產(chǎn)加工資源，規(guī)范數(shù)控車(chē)床刀具系統(tǒng)的統(tǒng)一制造標(biāo)準(zhǔn)，從而提高數(shù)控車(chē)床機(jī)械加工的生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效率，保證質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度與生產(chǎn)成本．

1 研究與設(shè)計(jì)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外普通數(shù)控車(chē)床的運(yùn)用情況，在機(jī)械數(shù)控車(chē)削加工中，主要使用了普通數(shù)控車(chē)床．在進(jìn)行數(shù)控車(chē)削零件加工時(shí)，工人隨機(jī)將所需要的數(shù)控車(chē)刀安裝在數(shù)控車(chē)床電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架上，安裝的刀具相對(duì)被加工零件沒(méi)有確定的加工坐標(biāo)位置．在零件加工開(kāi)始之前時(shí)，必須進(jìn)行所需刀具（注：該加工零件所需的每一把刀具）對(duì)刀處理，確定每把車(chē)刀在加工坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置．因此，效率低，精度差，質(zhì)量不穩(wěn)定．所以，我們通過(guò)分析研究，在各種型號(hào)普通數(shù)控車(chē)床中，如果普通數(shù)控車(chē)床對(duì)被加工零件進(jìn)行加工時(shí)，將被加工零件所需要的刀具完全定位在數(shù)控車(chē)床的回轉(zhuǎn)刀架上，這樣以來(lái)，數(shù)控車(chē)床在加工開(kāi)始之前，只需要對(duì)所需加工零件中的其中一把車(chē)刀進(jìn)行對(duì)刀處理，確定其在加工坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置，其余車(chē)刀不需要進(jìn)行每把一一對(duì)刀，就能確定每把加工車(chē)刀在加工坐標(biāo)系的的坐標(biāo)位置．基于此原理，設(shè)計(jì)出了數(shù)控車(chē)床定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀刀具．如圖1所示．

圖1 刀桿定位式可轉(zhuǎn)位車(chē)刀設(shè)計(jì)示意圖

2 試驗(yàn)與數(shù)據(jù)

2.1 數(shù)控車(chē)床定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀換刀精度試驗(yàn)與數(shù)據(jù)

根據(jù)普通數(shù)控車(chē)床在機(jī)械加工中的所占比例使用情況，選擇廣泛使用的數(shù)控車(chē)床（CK6125型；CK6132型；CK6140型；CK6150型）電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，隨機(jī)安裝的定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀（其中：Kr＝75°外圓車(chē)刀；Kr＝93°外圓車(chē)刀；Kr＝60°外螺紋車(chē)刀；b＝3mm外圓切槽車(chē)刀）．并對(duì)回轉(zhuǎn)換刀進(jìn)行精度試驗(yàn)與數(shù)據(jù)測(cè)量．試驗(yàn)方法：⑴選擇不同型號(hào)數(shù)控車(chē)床．⑵隨機(jī)選擇定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀（注：刀桿尺寸系列與數(shù)控機(jī)床型號(hào)對(duì)應(yīng)）．⑶定位夾緊安裝在電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架上．⑷手動(dòng)或自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀位．⑸測(cè)量每次安裝回轉(zhuǎn)定位精度．⑹重復(fù)測(cè)量十次．如圖2所示．根據(jù)實(shí)際測(cè)量的結(jié)果：其平均誤差：△X＝0.0002mm～0.0005mm；△Z＝0.0003mm～0.0005mm；△α＝△β＋刀桿定位式可轉(zhuǎn)位車(chē)刀重復(fù)定位旋轉(zhuǎn)角度精度≈△β．

圖2 定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀換刀精度試驗(yàn)測(cè)量示意圖

2.2 數(shù)控車(chē)床定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀加工精度試驗(yàn)與數(shù)據(jù)

在廣泛使用的普通型號(hào)的數(shù)控車(chē)床（CK6125型；CK6132型；CK6140型；CK6150型）上，用定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀（注：根據(jù)試驗(yàn)零件與數(shù)控車(chē)床型號(hào)，選擇與之對(duì)應(yīng)的定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀．），對(duì)如圖3所示零件進(jìn)行切削加工實(shí)驗(yàn)．

圖3 實(shí)驗(yàn)零件圖

試驗(yàn)方法：⑴將所需定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀按要求安裝在電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架上．⑵選擇其中一把定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀進(jìn)行對(duì)刀，確定坐標(biāo)位置，其余定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀坐標(biāo)位置就完全確定，不需再一一對(duì)刀確定坐標(biāo)位置．⑶在每臺(tái)型號(hào)的數(shù)控車(chē)床上，每一件零件，實(shí)驗(yàn)一次；再次重復(fù)上述操作⑴、⑵步驟；對(duì)每實(shí)驗(yàn)件零件在每臺(tái)型號(hào)的數(shù)控車(chē)床上實(shí)驗(yàn)三次．⑷測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)零件的尺寸精度等級(jí)、形狀精度等級(jí)、位置精度等級(jí)；并計(jì)算出平均精度等級(jí)．⑸按原普通車(chē)刀在每臺(tái)型號(hào)的數(shù)控車(chē)床上進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)．⑹統(tǒng)計(jì)每一個(gè)尺寸精度等級(jí)、形狀精度等級(jí)、位置精度等級(jí)；并計(jì)算出平均精度等級(jí)．⑺測(cè)量每次采用刀桿定位式可轉(zhuǎn)位車(chē)刀進(jìn)行對(duì)刀與普通車(chē)刀進(jìn)行對(duì)刀的輔助時(shí)間．

3 分析與結(jié)論

3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

⑴定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀在數(shù)控車(chē)床旋轉(zhuǎn)刀架上換刀重復(fù)定位分析，其精度穩(wěn)定在：△X＝0.0002mm～0.0005mm；△Z＝0.0003mm～0.0005mm；△α＝△β＋定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀重復(fù)定位轉(zhuǎn)角精度≈△β（注：△β回轉(zhuǎn)精度標(biāo)準(zhǔn)）．證明研究設(shè)計(jì)的系列定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀在刀架旋轉(zhuǎn)定位精度上沒(méi)有影響，完全達(dá)到數(shù)控車(chē)床精度標(biāo)準(zhǔn)．

⑵定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀對(duì)實(shí)驗(yàn)零件的加工精度分析，其加工尺寸精度穩(wěn)定：在IT7～I(xiàn)T8級(jí)精度之間；其形狀精度能控制在尺寸精度的1/2-1/3間；位置精度穩(wěn)定在0.01-0.03間．并對(duì)普通車(chē)刀進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)所獲得的精度質(zhì)量進(jìn)行比較，其精度略微高出，質(zhì)量穩(wěn)定．證明該研究設(shè)計(jì)的系列定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀相對(duì)普通車(chē)刀加工精度高，完全能夠滿(mǎn)足普通數(shù)控車(chē)床對(duì)一般中等精度零件加工．

⑶通過(guò)對(duì)定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀與普通車(chē)刀安裝對(duì)刀輔助時(shí)間進(jìn)行比較，定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀效率高出幾倍，并且每次安裝刀具數(shù)量越多，其效率越高．

3.2 結(jié)論

⑴刀具裝夾快捷，提高生產(chǎn)效率．刀具安裝后即實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，不需在對(duì)刀具進(jìn)行調(diào)整，也不需每把對(duì)刀操作，自動(dòng)化程度提高，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度降低，節(jié)省了調(diào)整時(shí)間，大大提高生產(chǎn)率．

⑵保證加工精度，穩(wěn)定零件質(zhì)量．刀具安裝基準(zhǔn)面上，每次換刀后都能確保刀具位置在坐標(biāo)系中有一確定的準(zhǔn)確位置，因此能保證有較高的加工精度；并且避免了人為因素產(chǎn)生的加工誤差，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定．

⑶整合優(yōu)勢(shì)資源，降低生產(chǎn)成本．該研究設(shè)計(jì)方案的實(shí)施，能夠使得普通數(shù)控車(chē)床生產(chǎn)廠家對(duì)可轉(zhuǎn)位式刀架安裝尺寸標(biāo)準(zhǔn)化；普通數(shù)控車(chē)床可轉(zhuǎn)位刀架標(biāo)準(zhǔn)化；定位式刀桿可轉(zhuǎn)位車(chē)刀標(biāo)準(zhǔn)化．

[1]虞俊.數(shù)控車(chē)床電動(dòng)刀架的工作原理及故障分析[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2014,(11).

[2]謝曉紅.數(shù)控車(chē)床盤(pán)式動(dòng)力刀架位置的找正[J].機(jī)械工程師,2015,(03).

[3]孔博,馬善坤,劉濤.車(chē)床刀具工裝設(shè)計(jì)[J].工具技術(shù),2015, (03).

[4]劉源.數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)及對(duì)刀裝置[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2015,(03).

[5]宋崇杰,韓水華,陳長(zhǎng)軍.數(shù)控車(chē)床刀具裝夾誤差對(duì)加工精度的影響分析[J].武測(cè)科技,1996,(12).

Researchand Design of Tool Systemfor Economic NCLathe

LIJindong,QIUYongcheng,CHENPeng,WUGuoming
(Sichuan Vocat ional and Technical Col lege,Suining Sichuan 629000)

Based on the research and test of tool system for CNC lathe, the positioning cutter bar tool system of CNC lathe is designed, basically realized the automatic tool setting in CNC machining. The machining efficiency is improved, and the machining precision is stabilized, which lays the foundation for realizing the automation of machining process.

CNC Lathe Tool; Research Design; Automation; Economic High-efficient

TH16

A

1672-2094(2016)06-0132-03

責(zé)任編輯：張隆輝

2016-09-14

本文系四川省教育廳《數(shù)控車(chē)床刀具系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)》重點(diǎn)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)；12CZ0005)。

李進(jìn)東（1963-），男，四川射洪人，四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士。研究方向：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用．