針對(duì)數(shù)控車削中因切屑纏繞造成的機(jī)械手動(dòng)作阻斷和生產(chǎn)線不順暢問題進(jìn)行工藝分析，提出幾種常用的斷屑方法，從數(shù)控程序、刀具槽形及斷屑裝置等方面入手，在不同的加工環(huán)境下，選用適宜的方案，有針對(duì)性地解決斷屑問題。
1 序言
在數(shù)控加工和機(jī)械手裝卸零件的自動(dòng)生產(chǎn)線中，經(jīng)常會(huì)遇到因零件上纏繞切屑而造成機(jī)械手動(dòng)作阻斷甚至失效，無法實(shí)現(xiàn)無人值守的自動(dòng)化。解決車削時(shí)的切屑纏繞問題，大致有以下幾種方案。
2 數(shù)控程序
2.1 斷屑功能指令
數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)主要有日本的FANUC、MAZAK，德國(guó)的SINUMERIK、HEIDENHAIN，美國(guó)的HAAS，以及我國(guó)的廣州數(shù)控、凱恩帝數(shù)控、華中數(shù)控及新代數(shù)控等，其中多個(gè)系統(tǒng)包含有斷屑功能指令，例如，FANUC系統(tǒng)中的伺服學(xué)習(xí)搖動(dòng)功能和FSC功能見表1。
表1 FANUC系統(tǒng)中的伺服學(xué)習(xí)搖動(dòng)功能和FSC功能
系統(tǒng)斷屑功能可有效地將車削切屑細(xì)?；?，不纏屑。缺點(diǎn)是：①在相同的切削參數(shù)條件下，比正常加工節(jié)拍要長(zhǎng)，原理是通過刀尖振蕩運(yùn)動(dòng)，使切屑碎斷，無法纏繞。多運(yùn)行的刀尖振蕩路線使節(jié)拍有所下降。②相比常規(guī)切削表面的表面質(zhì)量要差些。③正常使用的系統(tǒng)沒有附帶以上功能，需要單獨(dú)購(gòu)買開通激活，額外支付幾萬元的費(fèi)用，且每套系統(tǒng)獨(dú)立收取。
2.2 自編斷屑宏程序
自編宏程序就是利用系統(tǒng)在正常使用中的宏程序功能，按照原有的系統(tǒng)規(guī)則實(shí)現(xiàn)類似振蕩動(dòng)作。實(shí)際上就是刀具進(jìn)給一點(diǎn)，再退刀一點(diǎn)，使切屑細(xì)?；焕p屑。
圖1為汽車轉(zhuǎn)向盤內(nèi)的傳動(dòng)軸零件，以3.7mm倒角和φ18.44mm外圓兩處車削為例，常規(guī)的數(shù)控程序如下。
圖1 汽車轉(zhuǎn)向盤內(nèi)的傳動(dòng)軸零件
N10 G0 X13.829 Z0.0
N20 G1 X18.64 Z-4.166 F0.08
N30 G0 W1.0
N40 X 18.44
N50 G1 Z-35.5 F0.08
編寫斷屑宏程序如下。
N10 G0 X13.829 Z0.0
N20 #101=13.829
N22 G1 X[#101] Z[#102] F0.08
N23 #102=#101-0.3
N24 W0.2 U-0.231
N25 GOTO 26
N26 IF [#102 GE -4.166] GOTO 22
N30 G0 W1.0
N40 X18.44
N50 #103=-3.166
N51 G1 Z[#103] F0.08
N52 #103=#103-0.3
N53 W0.2
N54 GOTO 55
N55 IF [#102 GE -35.5] GOTO 51
自編宏程序可以省掉一筆可觀的斷屑功能開通費(fèi)用，缺點(diǎn)是編程復(fù)雜、繁瑣，容易出錯(cuò)。
3 刀具斷屑槽形
市場(chǎng)上的各品牌刀片均有可選擇的斷屑槽形[1,2]，在車削時(shí)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(shè)計(jì)一種機(jī)械阻斷或振動(dòng)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(chǎng)所，對(duì)加工小零件的緊湊型設(shè)備頗有限制，影響刀具更換等操作。機(jī)械斷屑裝置如圖2所示。
圖2 機(jī)械斷屑裝置
5 高壓射流沖擊
高壓射流使切削液精準(zhǔn)抵達(dá)切削區(qū)域[4]，切屑卷曲成C形，并形成液壓楔，對(duì)切屑卷曲高溫處進(jìn)行快速急冷淬火，然后壓力推斷切屑，形成連續(xù)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(jī)床的冷卻泵壓力要高很多，而且整個(gè)機(jī)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(jié)束語
本文基于數(shù)控車削中的切屑纏繞問題，介紹幾種常用的斷屑方法，從數(shù)控程序、刀具槽形及斷屑裝置等方面入手，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷屑。另外，在特定的加工環(huán)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(huán)境下，選用適宜的斷屑方案，能夠有針對(duì)性地解決斷屑問題。后續(xù)若再搭載自動(dòng)在線檢測(cè)裝置，最終可實(shí)現(xiàn)無人看管的數(shù)控車削，從而提高加工效率，提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
參考文獻(xiàn)：
[1] 韓榮第. 金屬切削原理與刀具[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.
[2] 肖詩(shī)綱. 刀具材料及其合理選擇[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.
[3] 金屬加工雜志社，哈爾濱理工大學(xué). 數(shù)控刀具選用指南[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.
[4] 冼健. 高壓冷卻技術(shù)在現(xiàn)代加工領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)[J]. 黑龍江科技信息，2013（22）：103.
本文發(fā)表于《金屬加工（冷加工）》2022年第11期44~46頁，作者：寧波華表機(jī)械制造有限公司 強(qiáng)周，原標(biāo)題：《數(shù)控車削時(shí)切屑纏繞的解決方案》。
（轉(zhuǎn)載）
