车削中心加工车铣复合零件的探讨

孟凡超

摘  要：车削中心是一种复合型多功能的数控机床，是集数控车、铣、钻等加工工艺为一体的多功能机床。它是在数控车削的加工基础上扩展了铣削和钻削加工，能够实现一次装夹完成全部或者大部分加工工序，缩短了产品制造周期，提高生产率和加工精度。该文通过使用车削中心加工车铣复合类零件，简析工艺和程序，供业内同行交流和借鉴。

关键词：车削中心  多功能  制造周期  生产率

中图分类号：TG506                                文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）04（b）-0072-02

形状复杂的零件常包含车削加工和铣削加工，需要传统的数控车床和铣床配合着来完成，无形当中增加了产品的生产周期。该文所用设备是德国INDEX机床厂生产的TNA400型号数控机床，采用日本三菱T65n3数控系统，包含X/Y/Z/C四个坐标轴，配有12工位的后置刀塔和40°斜床身。并配有驱动刀具的伺服电动机，可以连接动力刀座，安装铣刀、钻头等回转刀具。

1  车铣复合零件案例解析

1.1 图纸分析

图1是一个车铣复合类零件，包含车削、铣削和钻削的加工，毛坯直径φ55。首先确定毛坯的形状，可选择三爪自定心卡盘进行装夹，编程原点设在主轴轴线与工件右端面的交点处。从图纸可以看出，轮廓由外圆、内圆、键槽和通孔构成，准备刀具时我们选择外圆车刀、轴向中心钻、轴向麻花钻、径向键槽铣刀和切断刀。

刀座是用来装夹刀具并固定到刀塔上的一种器具，一般可分为车削刀座和铣削刀座，其中铣削刀座又叫动力刀座，可由伺服电机驱动，带动铣削刀具进行旋转切削，铣削刀座按方向可分为轴向动力刀座（Z方向）和径向动力刀座（X方向），根据该文加工轮廓考虑分别选择轴向和径向动力刀座。

1.2 工藝分析

加工车铣复合类零件时，一般情况下都是遵循先车后铣的原则，所以安排加工工艺路线：车削端面定基准→粗、精车外圆→钻孔→铣削键槽→钻定位孔→铣削内孔→切断（掉头）→车端面（确定总长）→粗、精车外圆。

径向加工键槽时，利用机床主轴的C坐标轴功能（C坐标轴功能，即主轴除了旋转做主运动之外，还可以在任何周向位置停止、进给，完成周向定位、圆周分度等运动），进行零件的旋转定位动作。

2  刀具切入与切出的路径规划

2.1 刀具切入点的选择原则

刀具切入与切出时，一般在粗加工曲面时选择最高角点作为切入点，精加工时选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为切入点，总之要避免把铣刀当钻头来用，从而保证铣刀加工时不会因为受力大而损坏。

2.2 铣削外轮廓的切入、切出路径

铣削外轮廓的切入切出路径时，我们常常采用铣刀的侧刃来进行加工，因为在加工过程中主轴和刀具的刚度有变化，当刀具沿着法向角度切入工件，会在切点处产生刀痕，所以应避免沿法向切入工件。

2.3 铣削内轮廓的切入、切出路径

铣削内轮廓的切入切出路径时，我们也应该尽量遵循从切向切入的方法，但此时切入无法外延，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线。当实在无法沿零件曲线的切向切入、切出时，铣刀只有沿法线方向切入和切出，在这种情况下，切入切出点应选在零件轮廓两几何要素的交点上，而且进给过程中要避免停顿。

为了消除由于系统刚度变化引起进退刀时的痕迹，可采用多次走刀的方法，减小最后精铣时的余量，以减小切削力。

3  平面选择（G17，G18，G19）

3.1 功能及目的

对圆弧插补（含螺旋切削）及刀具补径指令下的刀具移动属于哪个平面进行指定。

通过将基本3轴及其对应的平面轴作为参数，可选择由该2轴下的平面，而非任意平行轴。也可选择包括旋转轴在内的平面。标准的平面选择为使基本3轴X，Y，Z与其相对应的平行轴U，V，W的关系固定，不可对包括旋转轴（轴名称A，B，C）在内的平面进行选择。

平面选择用于下列平面的选择：（1）圆弧插补（含螺旋切削）执行平面;（2）刀具径补偿执行平面;（3）固定循环位置定位执行平面。

3.2 指令格式

G17：XY平面选择G17 G02（G03）X_Y_R_（I_ J_）F_。

G18：ZX平面选择G18 G02（G03）X_Z_R_（I_ K_）F_。

G19：YZ平面选择G19G02（G03）Y_Z_R_（J_ K_）F_。

X/U：圆弧终点坐标X轴（X：绝对值，U：增量值）。

Y/V：圆弧终点坐标Y轴（Y：绝对值，V：增量值）。

Z/W：圆弧终点坐标Z轴（Z：绝对值，W：增量值）。

I/J/K：圆弧中心增量值（起点开始到中心为止的增量值）。

F：进给速度。

3.3 圆弧插补——半径法

除以上方法外，还可以采用另外一种圆弧插补方法——半径法。半径法是用圆弧半径R代替矢量法的圆心I、J、K。

（1）G17、G18、G19表示选择圆弧插补平面，分别表示选择在XY、ZX、YZ平面进行圆弧插补。

（2）X、Y、Z表示圆弧的终点坐标，其坐标值采用绝对坐标还是增量坐标，取决于G90或G91的状态，G91状态下终点坐标为相对圆弧起点的增量值。

（3）R为圆弧半径值。

用半径法编写圆弧加工程序时应注意，在使用同一半径R的情况下，从起点到终点的圆弧可能有两个，编程时它们的起始点及半径都一样，为区分二者，规定圆弧所对应的圆心角小于180°时用“+R”表示半径，圆心角大于180°时用“-R”表示半径。圆心角等于180°时用“+R”或“-R”均可。

4  结语

数控加工技术是制造业不可或缺的一个重要组成部分，现代机械制造工艺的发展至关重要，高效、合理地运用数控机床，优化加工工艺，能够显著提升机械产品的生产质量并降低成本，充分保障了零件产品的高精度和高效率。

参考文献

[1] 三菱cnc控制器MELDAS60/60S系列MELDASMAGIC64程序说明书[Z].

[2] 车削中心编程与操作[Z].

[3] 郭柳林.车铣复合车削中心前压盖的加工技术[J].河南科技，2018（11）：50-53.