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1、88 切槽、切断工艺及编程881 凹槽加工工艺要点1凹槽形状、位置、尺寸凹槽加工是 CNC 车床加工的一个重要组成部分。工业领域中使用有各种各样的槽，主要有工艺凹槽及油槽等，也有凹槽作为带传动电动机的滑轮，如 V 形槽，或用于填充密封橡皮的环槽等。常见沟槽加工位置有：在外圆面上加工沟槽；在内孔面上沟槽；在端面上加工沟槽。见图 8-8-1)。凹槽加工尺寸包括槽的位置、槽的宽度和深度以及各拐角的情况。如图 8-8-5 所示为常见凹槽的标注方法，以端面为基准标注位置尺寸 25，凹槽的宽度都是用尺寸 4 表示，凹槽深度 24。2凹槽加工刀具凹槽加工刀具有高速钢切槽刀，或是安装在特殊刀柄上的硬质合金刀片
2、的可转位切槽刀。如图 8-8-2，在圆柱面上加工的切槽刀，刀以横向进给为主，前端的切削刃为主切削刃，两侧的切削刃是副切削刃。凹槽加工刀片的类型各种各样，凹槽加工刀具的参考点通常设置在凹槽加工刀片的左侧。如图 8-8-3 分别为凹槽加工刀片组装的外圆切槽刀、内切槽刀、切断刀。3切槽刀具选用加工槽时，主切削刃宽度不能大于槽宽，主切削刃太宽会因切削力太大而振动，可以使用较窄的刀片经过多次切削加工一个较宽槽，主切削刃太窄又会削弱刀体强度。刀片长度要略大于槽深，刀片太长，强度较差，在选择刀具的几何参数和切削用量时，要特别注意提高切槽刀的强度问题。图 8-8-1 各种槽形状及位置图 8-8-2 切槽刀基本
3、结构形状切槽刀安装时，不宜伸出过长，同时切槽刀的中心线必须装得与工件中心线垂直，以保证两个副偏角对称。主切削刃必须装得与工件中心等高。882 简单凹槽切削工艺编程简单的凹槽就是其刀片切削刃宽度等于槽宽的槽，不需要倒角，尺寸精度要求不高，如图 8-8-4 所示。这种凹槽的编程很直接：快速移动刀具至起始位置并进给运动至槽深，刀片在凹槽底部做短暂的停留，然后快速退刀至起始位置，这样凹槽就完成了加工。下面的程序 O8801 中，使用与凹槽宽度相等的标准 4mm 方形凹槽加工刀片，凹槽深度为 2mm：08801 (简单凹槽加工程序)G21 G98N33 T0303 (调用第 3 号刀具)N34 G97S
4、650 M03 N35 G00 X36 Z-25 M08 (到达切削起始点)N36 G01 X16 F40 (进刀至凹槽底部)N37 G04 X0.4 (在槽底暂停 0.4S)N38 X36 F400 (从槽底退刀)N39 G00 X100 Z100 N40 M05N41 M30 (程序结束)虽然这个特定的凹槽加工实例很简单，但是仍然可以从中得到很多东西，它包含凹槽加工工艺、编程方法的几个重要原则：注意凹槽切削前起点与工件间的安全间隙，本例刀具位于工件直径上方 3mm 处。凹槽加工的进给率通常较低。简单的凹槽加工的实质是成型加工，刀片的形状和宽度就是凹槽的形状和宽度，这也意味使用不同尺寸的刀片
5、就会得到不同的凹槽宽度。图 8-8-4 简单凹槽实例刀片宽度等于槽宽图 8-8-3 外圆切槽刀、内切槽刀、切断刀883 精确凹槽加工技术1精确凹槽加工基本方法简单进退刀加工出来的凹槽不会很好，凹槽的侧面比较粗糙，其外部拐角非常尖锐且宽度取决于刀具的宽度和磨损情况。大多数的加工任务中并不能接受这样的凹槽加工结果。要得到高质量的槽，凹槽需要分粗、精加工。用比槽宽小的刀具粗加工，切除大部分余量，在槽侧及槽底留出的精加工余量，然后对槽侧及槽底进行精加工。如图 8-8-5 的工件槽结构，槽由尺寸 25 定位，槽宽 4mm，槽深至 24，槽口有 C1 的倒角。拟用尺寸用比槽宽小，刃宽为 3mm 的刀具粗加
6、工，刀具起点设计在 S1 点（X32，Z-24） 。向下切除如图所示的粗加工区域，同时在槽侧及槽底留出 0.5 的精加工余量。对槽的左右两侧分别进行精加工，并加工出 C1 的倒角。槽左侧及倒角精加工起点设在倒角轮廓延长线的 S2 点（左刀尖与到达 S2） ，刀具沿倒角和侧面轮廓切削到槽底，抬刀至 32。槽右侧及倒角精加工起点设在倒角轮廓延长线的 S3 点（右刀尖与到达 S3） ，刀具沿倒角和侧面轮廓切削到槽底，抬刀至 32。2. 凹槽公差控制若凹槽有严格的公差要求，精加工时可通过调整切槽刀的 X 向和 Z 向的偏置补偿值方法得到较高要求的槽深和槽宽尺寸。加工中经常遇到并对凹槽宽度影响最大的问题
7、是刀具磨损。随着刀片的不断使用，它的切削刃也不断磨损并且实际宽度变窄。其切削能力没有削弱，但是加工出的槽宽可能不在公差范围内。消除尺寸落在公差带之外的方法是在精加工操作时使用调整刀具偏置值的方法。图 8-8-5 精确凹槽加工实例刀片宽度小于槽宽假定在程序中，以左刀尖为刀位点，对槽的左右两侧分别进行精加工使用同一个偏移量，如果加工中由于刀具磨损而使槽宽变窄，在不换刀的情况下，正向或负向调整 Z 轴偏置，将改变凹槽相对于程序原点位置，但是不能改变槽宽。若要不仅能改变凹槽位置，又能改变槽宽，则需要控制凹槽宽度的第二个偏置。设计左侧倒角和左侧面使用一个偏置(03)进行精加工，右侧倒角和右侧面则使用另一
8、个偏置，为了便于记忆，将第二个偏置的编号定为 13。3. 图 8-8-5 工件凹槽精确加工程序08802(精确凹槽加工程序)G21 G98N41 T0303 (调用第 3 号刀具(偏置 03)N42 G96 S40 M03N43 GOO X32 Z-24.5 M08 (刀具左刀尖到达 S1)N44 G01 X25 F40N45 GOO X32 (刀具左刀尖回到 S1)N46 W-2.5 (偏置为 03 时切削槽左侧,刀具左刀尖到达 S2)N47 G01 U-4 W2 F30N48 X24N49 Z-24.5N50 X32 F200N51 W2.5 T0313 (偏置 13 时切削槽右侧,刀具右
9、刀尖到达 S3)N52 G01 U-4 W-2 F30N53 X24N54 Z-24.5N55 X32 Z-24.5 F200 T0303 (刀具偏置重新为 03)N56 GOO X100 Z100 M09N57 M30在上述的精确槽加工程序中，一把刀具使用了两个偏置，其目的是控制凹槽宽度而不是它的直径。基于程序实例 O8802，应注意以下几点。开始加工时两个偏置的初始值应相等(偏置 03 和 13 有相同的 X、Z 值)。偏置 03 和 13 中的 X 偏置总是相同的，调整两个 X 偏置可以控制凹槽的深度公差。要调整凹槽左侧面位置，则改变偏置 03的 Z 值。要调整凹槽右侧面位置，则改变偏置
10、 13的 Z 值。884 G75 沟槽复合循环图 8-8-6 G75 槽切削复合循环路线图 8-8-7 G75 循环槽切削区域1. G75 槽切削复合循环特点：Fanuc 数控车床有两种用于啄式切削的复合循环 G74 和 G75， G74 用于沿 Z 轴切削并且多用于啄式进给式钻孔，G75 用于沿 X 轴切削并多用于简单凹槽加工。如图 8-8-6，G75 主要用于凹槽加工，沿 X 轴切削时，刀具不直接进给切削到槽底，而是 X 向进给切削一段距离，然后，向相反方向快速后退一小段距离，再进给切削，再快速后退，如此反复，直到槽底。可形象地称为啄式切削（如同啄木鸟啄洞） ，其主要目的是断屑，这种加工动
11、作特点在深槽粗加工和切断操作中很有用。当刀具沿 X 向啄式切削槽底后，刀具后退到凹槽之上位置，然后刀具可按指定的 Z 向移动量，移动到另一 Z 向位置后，将进行下一次 X 向啄式切削，如此反复，直到完成指令的凹槽切削任务。根据 G75 切削循环的特点，G75 切削循环常常用于深槽、切断、宽槽、等距多槽切削，但不用于高精度槽的加工。当 G75 用于径向啄式钻孔时，需配备动力刀具。2. G75 切削循环指令格式：G75 的动作及参数如图 8-8-5 所示，格式如下：G75 R(e) G75 X (U) Z (W) P Q R(d) F ；格式中各参数含义如下：R(e) X 向啄式切削每次退刀量Z
12、(w)X (u)最终凹槽槽底直径最终凹槽 Z 向位置值 P X 向啄式切深 QZ 向槽间距 R(d)切削到槽底的退刀量(可以缺省)。注意点：如图 8-8-7 所示，G75 循环的切削区域由两个部分组成：一是由刀具起点与最终切削槽的角点决定的矩形区域，二是与刃宽相等的槽。可见，切削区域大小由刀具起点、槽最终角点、刀具刃宽决定。G75 循环执行完毕后，刀具的刀位点重回到刀具起点。G75 循环的刀具起点选择要慎重，X 向位置的选择要保证刀具与工件有一定的安全间隙，Z 向位置与槽右侧相差一个刃宽。3. G75 切削循环用于宽槽编程示例如图 8-8-8 的工件槽结构是一个较宽的径向槽，槽由尺寸 55 m
13、m 定位，槽宽 40mm，槽深 10 mm，从 50 至 30，非常适合用 G75 循环编程加工。拟用刃宽为 4mm 的外切槽刀具加工，刀具起点设计在 S 点（X54，Z-19） ，刀具在 X 向图 8-8-9 G75 切削轴向等距槽工件图 8-8-8 G75 切削较宽的径向槽图例与工件有 2mm 的安全间隙，刀位点 Z 向位置与槽右侧相差刃宽 4 mm。槽最终角点坐标：（X30；Z-55） 。设计 X 向啄式切深 3 mm，Z 向槽间距 3 mm，相邻两刀有 1 mm 的重叠量。用 G75 切削宽槽程序 O8803 示例如下：08803(宽槽切削)G21 G98N51 T0303 N52 G
14、96 S40 M03N53 GOO X54 Z-19 M08 N54 G75 R1.；N55 G75 X30.Z-50.P3000 Q3000 F50；N56 GOO X100 Z100 M09；N57 M05；N58 M30；4 G75 切削循环用于等距多槽编程示例如图 8-8-9 的工件槽结构是等距多个径向槽，第一个槽由尺寸 10 定位，共有 5 个槽，槽间距 6mm，槽宽 4mm，槽深 5 mm (从 40 至 30)。对等距多个径向槽亦可用 G75 循环编程加工，给编程带来方便。设槽的精度要求不高，各槽拟用刃宽为 4mm 的外切槽刀一次加工完成，刀具起点设计在 S 点（X42，Z-14
15、） ，刀具在 X 向与工件有 1mm 的安全间隙，刀具 Z 向处于起始位置时，刀刃与第一个槽正对。最后槽最终角点坐标：（X30；Z-54） 。设计 X 向啄式切深 2mm，Z 向槽间距 6 mm。用 G75 切削宽槽程序 O8804 示例如下：O8804N10 T0202 ；切槽刀，刃口宽 4 mmN20 G0 X42.Z-10.S300 M3；N30 G75 R1.；N40 G75 X30.Z-50.P3000 Q10000 F0.1；N50 G00 X100 Z100；N60 M05N70 M30；注意：利用 G74、G75 指令循环加工后，刀具回循环的起点位置。切槽刀要区分是左刀尖还是右
16、刀尖对刀，防止编程出错。885 子程序在多槽加工中的应用实例如图 8-8-10 的工件槽结构是不等距多个径向槽，共有 3 个相同槽，第一个槽由尺寸 14定位，第二个槽由尺寸 33 定位，第三个槽由尺寸 45 定位。本例中，单个槽的加工就比较复杂，如果槽宽、槽深有公差要求，单个槽的加工程序就更加复杂。对不等距多个径向槽不可用 G75 循环来简化编程，如果在程序中重复书写不同位置但相同结构大小槽的加工程序，显然是比较繁琐的，在这种情况，我们可用调用子程序的方法来简化编程。编写相同槽的加工程序作为子程序，以便在主程序中重复调用。其方法如下：1编写槽加工子程序如图 8-8-10，单个槽的加工方法设计如下：设各槽拟选用刃宽为 3mm 的外切槽刀，刀位点在
