控車床是一種高精度、效率高的自動(dòng)化機(jī)床配備多工位刀塔或動(dòng)力刀塔，具有廣泛的加工工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復(fù)雜工件，具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并能在批量生產(chǎn)中發(fā)揮良好的作用。它集通用性好的型車床、加工精度高的車床和加工效率高的專用型普通車床的特點(diǎn)于一身，能很好地滿足企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的要求。所以數(shù)控車床是國內(nèi)使用量較大、覆蓋面廣的一種機(jī)床。在數(shù)控車床加工中，產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率在很大程度上受到刀具的制約，雖然其車刀的切削原理與普通車床基本相同，但是如何根據(jù)加工零件的實(shí)際情況， ，是充分發(fā)揮數(shù)控車床功能和優(yōu)勢(shì)、保證加工精度、提高勞動(dòng)效率以及控制加工成本的關(guān)鍵。

1.零件分析

　　客戶要求加工的產(chǎn)品是輪軸蓋（見圖1），外形A、B兩處已經(jīng)加工好，內(nèi)孔粗加工至90mm，產(chǎn)品的精度要求不是很高，形狀也不太復(fù)雜，但批量較大（每月8 000件）。材料為灰鑄鐵HT200，毛坯直徑150mm，長40mm。技術(shù)要求：未注倒角為1×45°，未注公差按GB/T 1804―2000中m級(jí)加工。設(shè)備是用廣州機(jī)床廠的GSK980T經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，共6臺(tái)。

2.原加工中存在的問題

　　原生產(chǎn)加工采用兩把焊接式合金車刀，分別進(jìn)行粗車、精車外圓、端面、內(nèi)孔的加工。焊接式合金刀易磨損，一般適合于粗車，輪軸蓋零件用的材料是鑄鐵，表皮較硬，刀具易磨損。刃磨精度得不到保證，且占用時(shí)間長，還會(huì)使被加工輪軸蓋零件的表面精度大大下降。換刀需要整刀換，增加了刀具成本。GSK98T刀架不能按加工要求自動(dòng)裝、卸刀，需要人工換刀。因定位銷釘受力不均勻等原因，螺紋也容易損壞，而且是用兩把刀，精度得不到保證，費(fèi)時(shí)較多。加工過程中需要頻繁旋轉(zhuǎn)刀架換刀，導(dǎo)致刀架很容易磨損，定位精度出現(xiàn)偏差，還容易出現(xiàn)故障（平均4天一臺(tái)）。機(jī)床廠的維修人員多次上門維修也不能解決問題，造成停產(chǎn)及維修費(fèi)用增加。由于換刀后需重新對(duì)刀、試車、調(diào)試的輔助時(shí)間增加，且兩把刀加工、刀架自動(dòng)換刀和空運(yùn)行行程時(shí)間也較長，對(duì)加工效率造成很大的影響。

3.改進(jìn)刀具的依據(jù)

　　通過分析、研究刀具結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)、程序編寫等方面問題，認(rèn)為原來所使用的刀具非常需要改進(jìn)，具體考慮如下。

　?。?）選用標(biāo)準(zhǔn)化刀具，改為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。因?yàn)檩嗇S蓋是批量生產(chǎn)，數(shù)控車刀應(yīng)選用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀，原因在于：①精度高。保證刀片重復(fù)定位精度高，方便定位，保證刀尖位置精度，這樣刀尖磨損不需要換整刀而只需換刀片就行。②可靠性高。結(jié)構(gòu)可靠的車刀，采用復(fù)合式夾緊結(jié)構(gòu)以適應(yīng)刀架快速移動(dòng)和換位以及整個(gè)自動(dòng)切削過程中不會(huì)松動(dòng)。迅速更換不同形式的切削部件，完成多種切削加工，提高生產(chǎn)效率。③刀具成本低。由于是批量生產(chǎn)，且刀片可更換，雖然機(jī)夾刀可轉(zhuǎn)位刀片貴一些，但刀具的成本不會(huì)增加，反而降低，而且更耐用。

　　（2）優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)。盡可能用少的刀具加工出工件上部分或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面的相互位置精度。在刀的結(jié)構(gòu)上如果能把加工輪軸蓋的兩把刀合并成裝在“一把刀”把上進(jìn)行加工，則①不旋轉(zhuǎn)刀架。只有“一把刀”在加工，那就不需要旋轉(zhuǎn)刀架，刀架就不會(huì)由于磨損而影響精度，更不會(huì)引發(fā)停產(chǎn)、維修等問題。②保護(hù)定位銷釘。“一把刀”定位只需要一組定位銷釘，而且如果用了標(biāo)準(zhǔn)化刀具，換刀只松、緊刀尖的定位螺絲，不用松、緊刀架的定位銷釘裝、拆刀桿，刀架的定位銷釘不會(huì)被損壞。

　　（3）若將選用標(biāo)準(zhǔn)化刀具和優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)合二為一，則不會(huì)存在占機(jī)時(shí)間長的問題。因?yàn)椋孩龠x用標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，當(dāng)?shù)镀系囊粋€(gè)切削刃磨鈍后，其刀片的裝拆和轉(zhuǎn)位都很方便、快捷，不需刃磨即可用新的切削刃繼續(xù)加工，還大大提高了刀桿的利用率。只需快速做簡單的對(duì)刀，編制程序時(shí)作適當(dāng)?shù)奶幚砭涂梢粤?。②采用?yōu)化刀具結(jié)構(gòu)方案，兩個(gè)刀尖相隔一定比原來兩把刀刀尖的距離近，換刀和空運(yùn)行的時(shí)間大大縮短，再結(jié)合加工工藝、程序編寫，設(shè)計(jì)較短的空行、切削進(jìn)給路線，可有效提高生產(chǎn)效率，降低刀具損耗。

4.改進(jìn)后的刀具

　　本人通過以上分析、研究，根據(jù)現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)和加工條件，從刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、工藝處理、程序的編制等方面去解決了輪軸蓋零件加工中存在的問題，具體方法如下。

　?。?）將兩把機(jī)加刀合為一把機(jī)夾刀（見圖2）。刀桿經(jīng)熱處理，用螺絲固定刀尖A、B，這樣“一把刀”同樣可以完成原來兩把刀的工作，而且裝、卸“一把刀”比原來兩把刀省時(shí)一半。

　?。?）用改進(jìn)后的刀具加工時(shí)無須轉(zhuǎn)換刀架，很好地解決了由于要頻繁旋轉(zhuǎn)刀架換刀所帶來的故障和維修問題。

　?。?）刀具磨損后只需要松開螺絲將不重磨刀片轉(zhuǎn)過適當(dāng)角度或更換，做簡單的刀補(bǔ)行程修改即可繼續(xù)加工，大大提高了效率。

5.加工中的注意事項(xiàng)

　?。?）將不重磨刀片A、B用螺絲固定在左、右兩邊，要保證兩刀片尖在同一平面上。

　　（2）編寫程序時(shí)必須要以A、B兩個(gè)刀尖為兩個(gè)獨(dú)立刀位點(diǎn)設(shè)兩組刀補(bǔ)（01、02），在轉(zhuǎn)換刀尖執(zhí)行時(shí)刀具要離開工件一定距離，防止刀具和工件發(fā)生碰撞。

　　（3）刀具每班要轉(zhuǎn)動(dòng)一次，以保證刀架的鎖緊力。

6.程序的編寫

　　編寫的程序及說明如附表所示。

　　程序內(nèi)容及說明

程序內(nèi)容 程序說明

O1212 　　　　程序名

G00X100Z100 定位到起刀點(diǎn)

T0101M3S200 調(diào)用一組刀補(bǔ)A號(hào)刀尖

G00X150Z0

加工端面

G01X80F80

G00X150Z5 定位到（150，5）

G71U1R0.5 加工φ145mm外圓及倒角

G71P1Q2U0W0F100

N1G00X143

G01Z0

X145Z-1

Z-16

G00X100Z100T0101 回到起刀點(diǎn)取消一組刀補(bǔ)

T0102M3S250 　　　　調(diào)用第二組刀補(bǔ)B號(hào)刀尖

G00X80Z5

G71U1R0.5 　　　　粗加工φ112mm與φ98mm內(nèi)孔與倒角

G71P3Q4U-0.5W0F80

N3G00X114

G01Z0F50

X112Z-1

Z-11

X100

X98Z-11

N4Z-48

G70P3Q4 　　　　　　　　精加工N3-N4段內(nèi)容

G00X100Z100T0102 回到起刀點(diǎn)取消第二組刀補(bǔ)

M30 　　　　　　　　程序結(jié)束

7.結(jié)語

　　通過改進(jìn)刀具和加工方法后，很好地解決了經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床批量加工的問題，大大縮短了停產(chǎn)待修、調(diào)試時(shí)間及刀具自動(dòng)換刀、空運(yùn)行行程時(shí)間，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約成本明顯。