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数控车床加工刀具的改进设计
作者：周伟
来源：《河南科技》2019年第11期
摘 要：数控车床是一种自动化机床，具有高效率和高精度的特点。相比普通车床，数控车床有明显的优势，能够保证产品的生产质量，控制生产成本，实现经济效益目标。数控车床的质量具有可控性，配备动力刀塔，或者多工位刀塔，加工工艺性能更加广泛。通过数控车床能够加工各种复杂工件，如蜗杆、槽、螺纹、圆弧、斜线圆柱以及直线圆柱等。同时，数控车床具有圆弧插补、直线插补等各种补偿功能。批量生产中，数控车床发挥了重要作用。但是数控车床加工刀具也会影响加工的精确度，使资本投入增加，工件质量缺乏规范性。因此，要及时改进数控车床的加工刀具，提高加工精度和加工质量。 關键词：数控车床;加工刀具;设计
中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）11-0056-03
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Abstract： CNC lathe is an automatic machine tool with high efficiency and high precision. It has obvious advantages compared with ordinary lathes， can guarantee the production quality of products， control production costs and achieve economic benefits. The quality of CNC lathes is controllable， equipped with power turrets or multi-station turrets， and the processing technology is more extensive. Through CNC lathes， it can process a variety of complex workpieces， such as worms， grooves， threads， etc.， as well as arcs， slanted cylinders， linear cylinders， etc.， with various interpolation functions such as circular interpolation and linear interpolation. In mass production， CNC lathes play an important role. At the same time， CNC lathe machining tools will also affect the accuracy of machining， increase capital investment， and lack of standardization of workpiece quality. Therefore， it is necessary to improve the machining tools of the CNC lathe in time to improve the machining accuracy and processing quality. Keywords： CNC lathe;machining tool;design
数控车床是现代使用比较广泛的一种机床，主要切削加工任意椎角的内外圆锥面、盘类零件或者轴类零件的内外圆柱面、复杂回转内外曲面等，可以扩孔、钻孔及切槽等，并根据事先编制的加工程序，自动加工零件。数控车床实际生产中，加工刀具会影响产品的质量以及生产效率。数控车床的加工刀具，根据车床性能和实际加工零件进行选择，并调整相关参数，保证加工的精度。目前，大部分车床使用焊接式合金车刀，由于轮轴盖零件材质属于铸铁，表面坚硬，会磨损刀尖，影响零件的表面精度。如果使用两把车刀，换刀增加时间，容易出现崩刀的问题，增加使用成本。本文选取GSK980T数控车床，分析GSK980T数控车床加工刀具的问题，并提出改进设计措施。 1 原刀具存在的问题
生产加工时使用两把焊接式合金车刀，加工方面包括内孔、端面、粗车及精车外圆。使用焊接式合金车刀在加工中存在多方面的问题。首先，使用两把刀，加工时反复换刀，延长时间;如果出现崩刀，需要调换整刀。不能按照加工要求，车床刀架自动进行装刀和卸刀，GSK980T数控车床需要人工装刀和卸刀[1]。其次，轮轴盖零件材料是铸铁，坚硬的表皮容易磨损刀尖，降低被加工零件的表面精度。再次，频繁进行旋转刀架换刀，容易磨损刀架，影响精度，且容易导致故障发生，增加维修费用[2]。最后，换刀后，增加调试、试车等辅助时间，增加空运行程时间、刀架自动换刀时间等，使加工效率降低。图1为轮轴盖示意图。 2 数控车床加工刀具的改进设计 2.1 改进依据
改进使用刀具时，要使用标准化刀具。数控车刀要使用机夹可转位车刀，具有较高的可靠性、精度，且刀具成本比较低。刀片重复定位精度高，有利于定位。如果出现刀尖磨损，只需要更换刀片，不需要对整刀进行更换[3]。采用复合式夹紧结构，车刀结构可靠，与刀架的快速换位和移动相适应，自动切削过程中不会发生松动情况。对于不同形式的切削部件，能够快
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速更换，生产效率提升，快速完成多种切削加工。刀片可以更换，并能批量生产，不会增加刀具成本，保证耐用。
对刀具结构进行优化，使用尽可能少的加工出工件，获得最大化的待加工表面，提升加工表面的位置精度，降低装夹误差[4]。如果将两把刀合成一把刀加工，可以保护定位销钉，并且不旋转刀架。定位“一把刀”，需要的定位销钉只有一组;使用标准化刀具，只在刀尖松紧定位螺丝进行换刀，不会损坏刀架的定位销钉。只有“一把刀”加工，不需要旋转刀架，不会磨损刀架，能够有效减少故障。 2.2 改进后的刀具
依据工艺处理、刀具结构设计等改进加工刀具，解决加工刀具的使用问题。两把机夹可转位车刀，将其合成一把。热处理刀杆。使用螺丝将刀尖固定，原来两把刀的工作，由“一把刀”完成，装刀和卸刀更加节省时间。使用改进后的刀具，在加工时不需要将刀架转换，能够减少空行程问题，减少故障和维修[5，6]。发生磨损刀具问题，更换不重磨刀片，或者转过适当角度即可，简单补刀可以继续加工，从而提升加工效率。位置補偿包括绝对补偿和相对补偿，由程序段内代码进行。要结合刀具的性能、生产需求等，合理进行设置调整。图2为改进刀具。 2.3 注意事项
要保证两刀片尖处于同一个平面上，不重磨刀片固定在两边。进行程序编写时，设立两组刀补，以两个刀尖作为两个的刀位点。为防止工件和刀具碰撞，需要刀具离开工件一定距离时，再转换刀尖。加工刀具安装不牢固，或者位置不恰当，切削时会发生振动，损坏刀具。安装加工刀具时，需要刀工件轴线、刀具刀尖处于等高水平。粗加工时，刀尖可以比工件轴线略高，精加工时可以略低[7-9]。控制车刀探出长度，避免车刀探出长度过长，降低刚度，导致出现扎刀等问题。刀杆垫片前端需要对齐，底部平整。为保证车刀安装的稳固性，使用两个螺钉交替拧紧。更换加工对象时，注意刀具的有效补偿，防止影响加工零件的质量，使机床功效减少。提高加工效率和质量的基础是编制加工程序时，调整刀具补偿。通常是对理论位置和实际安装位置的偏差补偿，只需要更换刀具改变补偿值，不需要改变加工程序[10]。补偿刀具位置有绝对补偿、相对补偿，通过程序段内的T代码，可以进行补偿。根据刀具的性能和实际生产需求等，合理设置调整参数。
数控车床使用的加工刀具有许多种类，通常使用标准化和通用化的刀具，使车床和刀具能够取得良好的适应。选择刀具刃磨方便，刀具安装和调整方便，有较高的排屑性、精度以及刚度。通用化和规格化刀具有利于管理，可转位刀具使刀具的互换性增强。焊接式车刀，通常采取焊接紧固的形式，使硬质的合金刀片在刀体上固定。需要选择制造方便、刚性良好以及结构简单的车刀[11]。本次研究中使用的数控车床是GSK980T，可以使用可选择机夹可转位车刀，定位方便，可以重复定位刀片，有较高的精确度，同时避免刀尖磨损。可以使用复合式夹紧结构进行改进，方便快速切削不同的部件，更好地适应刀架的换位、移动[12]。尽量少用结构复杂的刀具，保证加工精度。
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总之，改进数控车床的加工刀具，有利于提高产品质量，提升生产效率，解决批量生产时加工刀具存在的问题。改进加工刀具结构，可以提高相互位置精度以及加工表面精度，方便维修，减少刀具换刀时间、调试时间及停产待修时间等，降低操作者的工作强度，节约成本。 参考文献：
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