数控车工巧用刀偏进行切槽加工

马春阳

（南阳技师学院，河南南阳 473000）

0 引言

数控车工涉及数控车床操作、数控工艺、数控编程，是借助数控车床完成制造加工工作的统称。在实际生产制造期间，技术人员应根据机械制造加工方案梳理现有资源，调整数控程序，更改数控编程，以此确保数控车床能够按照既定方案完成机械制造加工方案。在数控车工加工制造期间，可巧用刀偏，使零部件加工制造过程更为灵活，继而充分满足不同零部件生产要求。

1 数控车工巧用刀偏切槽加工要点

1.1 对刀方式

数控车工运用刀偏切槽加工时，普遍借助左刀尖完成对刀，以此保障切槽位置精度。数控车工对刀期间，为实现对切槽刀宽度参数的控制，可于加工前期设置车槽宽度范围。例如：若需将车槽宽度控制在5 mm 以下，数控车工技术人员可使用槽宽低于5 mm 的切槽刀，并沿水平方向进刀，后取出槽车即可，若存在槽刀刀宽与槽车不相匹配的情况，技术人员可采用刀刃打磨的方式调整刀宽参数，以此确保槽刀刀宽可满足零部件加工制造标准，并通过严格控制槽刀宽度提升刀头尺寸精度，为零部件高精度刀偏切槽加工的实现奠定基础[1]。数控车工刀偏切槽加工过程中，切削刀可能发生磨损，若切削刀磨损程度超出允许范围，则会大幅降低车槽精度，并增加刃磨难度，继而产生不必要的时间成本，因此，在具体加工制造过程中，技术人员应根据具体对刀形式及切削刀状态灵活调整数控车工流程。

1.2 槽刀模式

数控车工进行刀偏切槽加工时，通常采用槽宽一致或低于槽宽的槽刀进行加工，若槽刀槽宽略小，技术人员结合槽宽实际要求进行扩槽，若槽刀槽宽与要求一致，则水平进刀并取出车槽即可。无论采用何种槽刀模式，均是以保障加工精度为目标，但在实际加工中，为防止原料浪费现象的发生，技术人员多运用槽宽略小的槽刀进行刀偏切槽加工，且该槽刀模式普遍应用于槽宽超过5 mm 的零部件制造加工工序中，采用借刀操作、操作接刀、反复车削的形式使槽宽逐渐符合标准。以某零部件加工制造作业为例，其数控车工刀偏切刀加工借助HNC 数控系统完成，其以#0002 刀进行刀偏车削，快速行进至待削槽零部件外直径30 mm 径向部位时停顿2 s，随后径向退刀并朝右偏移约0.5 mm，完成上述操作后重新移动至径向直径部位，于30 mm径向位置停顿2 s，并退刀至换刀区域，即刻终止主轴运动，停止切槽加工流程[2]。不同型号规格数控系统的刀偏切槽流程存在差异，这就要求技术人员凭借作业经验及加工条件科学设计加工程序，以此方可合理选择槽刀模式，并保障切槽加工精度。

1.3 运用切槽刀加工编程

技术人员运用数控车工刀偏进行切槽加工时，需采用编程方式控制切槽刀刀尖点，借助该方式确保刀尖磨损、程序更换不会降低加工精度，使槽宽尺寸仍能够满足零部件高精度加工标准。在切槽刀编程过程中，需确保槽刀左刀尖坐标与槽左侧底部坐标保持一致，以此即可保障加工精度，槽刀左刀尖完成切槽切削作业后，进一步借助槽刀右刀尖完成后续的切槽工作，而在槽刀右刀尖加工期间，需将槽右侧底部坐标作为最终切削坐标[3]。该切槽刀切削程序编写设置方式不受工件加工尺寸影响，且无需考虑车刀拆卸、刀尖磨损等因素，能够最大限度确保切削精度。

通过上述槽刀模式分析可知，刀偏切槽加工时普遍应用槽宽较小的槽刀，并通过扩槽方式使槽刀宽度符合精度要求，且以HNC数控系统为例进行实例分析，在切槽刀编程研究期间，进一步基于该案例进行切槽刀编程讨论，其切槽刀程序编制情况如下：

M03 S600 T0202 主轴以600 r/min 的速度正转，选用2 号刀#0002 刀偏

G00 X55 Z30 快速径向移动至X55，Z30（沟槽外圆）的位置

G01 X30 F50 沿X 轴径向移动30 mm，速度为50 mm/min

G04 P2 暂停2 s

G01 X55 沿X 轴径向退刀

G00 W0.5 切槽刀刀尖快速向右移动0.05 mm

G01 X30 F50 沿X 轴径向移动30 mm，速度为50 mm/min

G04 P2 暂停2 s

G01 X55 沿X 轴径向退刀

G00 X100 Z100 切削刀快速退刀至换刀点安全位置

M05 主轴停止

M30 程序停止

1.4 试切法

试切法是数控车工刀偏切槽加工对刀期间最为常用的方法，是切槽加工重要流程步骤。以HNC 数控系统为例展开讨论，完成工件、刀具装夹操作后主轴开始正转，按照2 号刀补标准控制对刀左刀，而右刀尖则为8 号刀补等非常用标准。切槽刀左刀尖为对刀操作首选，将刀架停至试刀位置，使待切零部件结构可留下一道亮线，而切削刀则位于工件外直径50 mm 处，此时应X 轴坐标保持不变而移动Z 轴，通过该方式测量外圆直径，将测量所得刀具参数录入数控系统内，以此保证试切直径精度[4]。此外，在数控系统自动化运行下能够自动确定刀具，此时根据工件外直Z 轴坐标的数据差值则可确定X 轴偏差及工件坐标远点位置。

2 刀尖车削程序

2.1 刀偏方式

数控车工运用刀偏完成切槽加工过程中，应选用适宜刀偏方式完善刀尖车削程序，受到数控车工性能、零部件加工要求的影响，不同工序环境下的刀偏方式存在一定差异。结合HNC 数控系统案例，其左刀尖车削运用T0202 刀偏方式，而进行右刀尖车削加工作业时，应适当转变刀偏方式，运用T0209 代替T0202，同时结合右刀尖车削实际情况构建工件坐标系，并编写右刀尖车削程序，具体如下：

G00 X55 Z30 快速径向移动至X55，Z30（沟槽外圆）位置

G01 X30 F50 沿X 轴移动30 mm，速度为50 mm/min，径向退刀

G01 X55 直线插补，径向进给

G04 P2 暂停2 s

T0209 选用2 号刀#0009 刀偏

G00 Z25 切槽刀快速移动至Z25 位置

G01 X30 F50 沿X 轴径向移动30 mm，速度为50 mm/min，径向进给

G04 P2 暂停2 s

G01 X55 直线插补，径向退刀

G00 X100 Z100 切削刀快速退刀至换刀点安全位置

同时，为匹配新设计结构带来的装配尺寸的差异，为确保与外部连接部件的可靠连接，对套管也进行了重新选型，新旧套管参数对比如下所示(新套管的所有电气性能参数均不低于原套管)：BFW-46/2000，爬电距离 1255mm。

M05 主轴停止

M30 程序停止

2.2 槽刀磨损

数控车工刀片切槽加工期间，切槽刀可能出现磨损，为避免切槽刀磨损而影响零部件加工制造精度，技术人员需刃磨车刀，解决切槽刀磨损问题后将其重新安装并继续执行对刀操作。按照“先左后右”的顺序完成左右刀尖的对刀操作。假设切槽刀经刃磨后刀宽由4.5 mm 缩减至4.4 mm，运用数控系统对刀时仅需在原有对刀数据基础输入新的刀宽数据，即4.4 mm，此时更新刀宽数据即可，其余技术操作无需调整。

2.3 车削模式

若在数控车工刀偏切槽车削加工期间出现车刀磨损问题，此时为确保车削模式能够切实满足零部件加工要求，仅需基于实际情况调整磨损量。例如：借助数控车工测量工件台阶长度时，若测量数据显示台阶为29.90 mm，此时则证明受到磨损影响切槽刀少切约0.1 mm，进一步对磨损值进行确定，发现磨损出现在切槽刀左刀尖部位，且磨损值是0.1 mm。为应对该现象，应转变车削模式，需对2 号刀#0002 切槽刀左刀尖磨损量数据进行调整。若经测量发现切槽刀槽位准确，但槽宽存有不足，假设原槽宽为5.00 mm，当前槽宽数据仅为4.90 mm，受到磨损影响而槽宽减少0.1 mm，此时可进一步得出结论，出现磨损的位置在于切槽刀右刀尖，而磨损量正是槽宽减少量，即0.1 mm，在此情况下，可将刀偏磨损值直接记为-0.10 mm。

2.4 信息模型

数控车工的智能化、自动化程度较高，在进行刀偏切槽加工期间，应尽可能发挥出数控车工的自动化优势，借助其技术功能提高切槽加工数量。在具体加工过程中，技术人员应总结切槽加工经验，借助数控系统构建信息模型，模型以零部件信息为基本框架，逐渐输入刀偏切槽加工方案、其他相关零部件处理经验方案等，以此完善数控信息模型，同时对信息数据进行归纳，并在信息模型内构建多个模块，如工艺分析模块、数控代码模拟模块、信息传输模块、数控代码生成模块、文件信息模块等，以信息模型为指导提高刀偏切槽加工的智能化水平，并借助数控信息模型进一步保障加工质量。

3 数控车工零件加工工艺与编程

3.1 工艺性分析

以某轴类零件为实例进行数控车工刀偏切槽加工分析。轴类零件加工形面较多，包括倒角、外螺纹、外槽、圆弧、圆柱等，加工期间应注意工艺变形及找正问题，此时则可巧用刀偏进行加工。工件左侧具有螺纹、外槽结构，导致加工期间左侧受力大于右侧，且左侧部位存在尺寸较长的外圆结构，可将其视为右侧夹位，因此，在轴类零件刀偏切槽加工时，优先加工左侧，后夹住左侧长尺寸外圆，在此基础上加工右侧结构。

3.2 数值处理

在加工之前，需计算得出工件圆锥小端直径，公式如下：

式中，C 为锥度比，数值为0.2；L 为圆锥长度，25 mm；D 为圆锥大端直径，30 mm。经计算得出，工件圆锥小端直径d为25 mm。按照该数值规格，加工材料选择为Φ55 m×120 mm 的45#圆钢。

3.3 零件装夹方案

为保证零部件加工精度，需做好零部件定位，在轴类零部件加工时，选用三爪自定心卡盘作为装夹夹具，以此完成装夹作业，且该装夹既可实现自动定心又可完成同步运动，无需找正。此外，调头装夹期间，可运用磁性表座完成工件找正工作，同时为避免夹伤还可加垫铜皮，最大限度保障零部件加工质量。

3.4 确定加工方案

高精度零部件在加工过程中，通常需经过粗加工、半精加工、精加工3 道工序完成零部件加工制造。在轴类零部件中，为保障加工精度，将加工方案定为：数控车左侧35 mm 处夹住毛坯材料，校正零部件圆锥面、圆弧及外轮廓。数控车中外轮廓长度为52 mm，经过一系列切槽操作后完成零部件各结构（如螺纹、外槽结构等）的加工。

3.5 刀具车削用量

（1）选用数控刀具。刀具选用结果及车削用量的确定直接影响数控车工操作结构，在选择数控刀具时，要求刀具能够实现便捷安装与调整，可自动换刀与核实定位精度，且刀具需具备较高可靠性、耐用度及刚性。在满足加工要求基础上，应尽可能避免运用垫刀片，以此保障加工效果。

（2）选用车削用量。①吃刀量。粗切削加工应注意把控生产效率，吃刀量可选用较大规格，而半精切削加工及精切削加工过程中，需根据粗切削加工后的余量参数确定最终吃刀量，实际加工参数应依据切削用量手册、数控机床说明书、加工经验进行确定；②吃刀深度。在符合数控加工要求前提下，吃刀深度可与加工余量保持一致，采用该方式提高加工效率；③进给速度。通常情况下，粗车、精车的进给速度分别处于0.2～0.5 mm/r、0.05～0.1 mm/r 范围内；④主轴转速。粗车、精车的主轴转速适用范围分别为600～1000 r/min、1200～15 000 r/min。

3.6 工艺文件

为确保零部件数控加工精度与效率，在明确加工方案及加工参数基础上，可编制并填写工艺文件，工艺文件主要为加工刀具记录表与加工工艺卡，其中为更好地指导加工过程，加工刀具记录表应详细记录粗车、精车左侧及右侧的刀具信息。

4 结束语

技术人员采用数控车床刀偏方式进行切槽加工时，应基于零部件加工要求确定对刀方式、车削模式，并完成切槽刀编程，应用试切法保障加工精度。采用数控机床刀偏进行刀尖车削切槽加工时，应合理确定刀偏方式与车削模式，对槽刀磨损进行控制，并搭建信息模型。此外，将数控车工刀偏槽刀加工应用到轴类零件中时，应做好工艺性分析及数据处理，确定零件装夹方案、加工方案、刀具车削用量及工艺文件，以保证最终加工精度。