數(shù)控車床加工刀具的優(yōu)化改進(jìn)探析

羅文深

摘 要：數(shù)控車床與普通車床相比較，其加工效率更高，且質(zhì)量具有可控性，能夠確保產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。然而，在加工過程中，其精確度也不可避免地會受到刀具的影響，導(dǎo)致工件質(zhì)量不合規(guī)，增加了資本投入。因此，就需要對加工刀具進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，以提升數(shù)控車床的加工精度與加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；加工刀具；優(yōu)化改進(jìn)

中圖分類號：TG51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

數(shù)控車床不僅能夠提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，而且能夠控制生產(chǎn)成本，確保經(jīng)濟(jì)效益。但在實(shí)際數(shù)控車床生產(chǎn)過程中，其生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量在一定程度上受到加工刀具的影響。相對來講，數(shù)控車床的加工刀具切削原理跟普通的車床并無差別，然而，結(jié)合數(shù)控車床的實(shí)際加工零件、車床性能，來對刀具進(jìn)行有效選擇，并科學(xué)地調(diào)整相關(guān)參數(shù)，是確保加工精度，提升生產(chǎn)效率的前提保障。本文以GSK980T經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床加工刀具為例，對其加工刀具存在的問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)措施，以提升刀具使用性能，確保加工精度與加工效率。

1.數(shù)控車床加工刀具應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前大部分?jǐn)?shù)控車床所使用的刀具均為焊接式的合金車刀，在使用該種刀具進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)加工時(shí)，由于輪軸蓋零件材質(zhì)為鑄鐵，其表面較為堅(jiān)硬，因此容易導(dǎo)致刀尖磨損，使得被加工的輪軸蓋零件表面精度受到較大影響。同時(shí)，在生產(chǎn)過程中，若是使用兩把車刀進(jìn)行，就會因反復(fù)換刀而大大延長了程序使用時(shí)間，并容易出現(xiàn)崩刀狀況，使得刀具的使用成本增加。

2.數(shù)控車床加工刀具的優(yōu)化與改進(jìn)

2.1 加工刀具的有效安裝

在數(shù)控車床的加工刀具安裝中，若是安裝位置不恰當(dāng)，或是安裝不牢固，會導(dǎo)致切削時(shí)發(fā)生振動，或致使工件表面存在振紋，容易導(dǎo)致刀具破損，嚴(yán)重影響到工作效率。因此，在安裝過程中，要注意刀具的刀尖要與刀工件軸線保持等高水平。其中，精加工時(shí)，刀尖可以略低于工件軸線，而在粗加工以及車削大直徑工件時(shí)，刀尖可以略高于工件軸線。同時(shí)，還要注意對車刀探出長度進(jìn)行控制，以免過長而出現(xiàn)剛度差，使得加工件表面粗糙，或存在扎刀、打刀等問題。而刀桿底部要保持平整，且墊片前端要對齊，并用兩個(gè)螺釘交替擰固的方式來確保車刀安裝的穩(wěn)固性。在使用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位的刀具時(shí)，要擦拭干凈刀片、墊片，并用螺釘固定刀片。

2.2 加工刀具的正確選擇

數(shù)控車床在加工中所使用的刀具種類較多，而為了確保刀具與車床的適應(yīng)性，要選擇通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的刀具。在刀具的選擇中，要保證其安裝與調(diào)整的便捷性，且刃磨方便，剛度、精度較高，排屑性能好。其中，刀具的規(guī)格化與通用化能夠便于刀具的高效管理，而可轉(zhuǎn)位刀具能夠有效增加刀具互換性。在整體式的車刀選擇中，通常使用小型車刀與螺紋車刀，以及多功能車刀，且刃磨方便，抗彎與沖擊韌性良好，刀口較鋒利。針對焊接式車刀，該種刀具主要是將硬質(zhì)的合金刀片采用焊接緊固形式，固定于刀體上，經(jīng)刃磨而車刀。因此，在選用該種車刀時(shí)，要盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單，剛性良好，制造方便的刀具。

由于本次研究加工的產(chǎn)品為輪軸蓋（具體如圖1所示），其外形A與B已經(jīng)加工完成，但內(nèi)孔粗加工中產(chǎn)品精度較低，形狀簡單，需要批量生產(chǎn)，且使用的是GSK980T經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，因此，數(shù)控車刀具可選擇機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。該種刀具的精確度較高，能夠確保刀片重復(fù)定位時(shí)的精度，且定位相對方便，能夠保障刀尖的位置，避免刀尖磨損時(shí)更換整個(gè)刀具。另外，在刀具優(yōu)化中，可適當(dāng)使用復(fù)合式夾緊結(jié)構(gòu)，以便更好地適應(yīng)刀架的快速移動與換位，并快速更換不同的切削部件，進(jìn)行多種切削的高效加工，并確保刀具在自動切削過程中不會出現(xiàn)松動現(xiàn)象。

2.3 加工刀具的有效補(bǔ)償

數(shù)控車床在更換加工對象時(shí)，需要注意刀具的有效補(bǔ)償，以免對加工零件質(zhì)量產(chǎn)生影響，并降低機(jī)床功效。在編制加工程序過程中，進(jìn)行刀具的補(bǔ)償調(diào)整，是提升加工質(zhì)量與加工效率的基礎(chǔ)前提。通常來講，刀具補(bǔ)償是用于補(bǔ)償?shù)毒咴趯?shí)際安裝位置上，與理論編程位置之間的差距，在刀具有效補(bǔ)償之后，更換刀具時(shí)，僅需要改變刀具的位置補(bǔ)償值即可，無須再變更零件的加工程序。刀具的位置補(bǔ)償，主要分為相對補(bǔ)償與絕對補(bǔ)償兩種。一般來說刀具的位置補(bǔ)償功能，主要是由程序段內(nèi)的T代碼來加以實(shí)現(xiàn)。而T代碼后4位數(shù)中，前兩位表示刀具號，后兩位表示刀具的補(bǔ)償號。實(shí)際上，刀具補(bǔ)償號為刀具補(bǔ)償寄存器地址號，此寄存器內(nèi)包括刀具幾何偏置量、磨損偏置量。在設(shè)定過程中，要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要及刀具性能、精度等進(jìn)行調(diào)整。

2.4 加工刀具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在數(shù)控車床的加工刀具結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，要盡量少用復(fù)雜結(jié)構(gòu)的刀具，以減少裝夾產(chǎn)生的誤差，進(jìn)而大大提升加工表面精度及相互位置的精度。而在刀的結(jié)構(gòu)上，若是將加工輪軸蓋兩把刀，通過合并變?yōu)橐话训?，則不再需要旋轉(zhuǎn)刀架。在這種過程中，刀架就能夠有效減少由于刀具的磨損而降低加工精度，同時(shí)也能夠避免生產(chǎn)中斷現(xiàn)象的發(fā)生，避免機(jī)器故障，并降低維修難度。同時(shí)，一把刀在定位過程中，僅需要一組定位銷釘，若是使用了標(biāo)準(zhǔn)刀具，在換刀時(shí)，只需要在刀尖松、緊定位螺絲上調(diào)至，而無須松緊刀架定位銷釘裝，及拆刀桿，避免刀架定位銷釘受到損壞。

優(yōu)化改進(jìn)之后的刀具，主要是將兩把機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀，合并為一把機(jī)夾刀。而刀桿在通過熱處理后，用螺絲固定刀尖的A、B位置，這樣一來，刀具便可以完成之前兩把刀的同樣工作，且方便刀具的裝、卸，大大提升了生產(chǎn)效率。另外，該種刀具改進(jìn)，能夠避免加工時(shí)頻繁的轉(zhuǎn)換刀架，并減少了因頻繁旋轉(zhuǎn)刀架、換刀所導(dǎo)致的故障。而刀具在磨損之后，僅需要松開螺絲，通過位移或更換不重磨刀片，進(jìn)行簡單刀補(bǔ)，便可以投入生產(chǎn)。

結(jié)語

在數(shù)控車床加工生產(chǎn)中，刀具的優(yōu)化改進(jìn)能夠有效解決批量生產(chǎn)時(shí)刀具存在的問題，并提升了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了停產(chǎn)待修時(shí)間、調(diào)試時(shí)間、刀具換刀時(shí)間，讓操作者的工作強(qiáng)度大大降低，經(jīng)濟(jì)效益良好。

參考文獻(xiàn)

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