數控車床按數控系統的功能和機械構成可分為金屬加工簡易數控車床、多功能數控車床和數控車削中心。數控車削中心是在普通數控車床刀塔上增加動力頭,除了可以車削,還可以進行銑、鑽、擴、鉸及攻螺紋等加工。利用數控車削中心進行零件加工,只需一次裝夾,就可完成多種加工,加工集成度較高,但缺點是機床價格較貴。

緩速器部件之一花鍵軸,如圖1所示,在初期建立生產線制定加工方案時,設計用數控車削中心分兩道工序進行零件的車、銑和鑽孔攻螺紋加工。加工工序為精車一端→銑槽→精車另一端→鑽孔攻螺紋。此生產線加工的產品有花鍵軸、法蘭盤及空心軸等,是一條混合生產線。由於初期設計產能較低,因此生產線只訂購了一台數控車削中心,並且配備三台普通數控車床,在實際使用中發現以下問題:

1。 問題提出:(1)按原有設計方案加工花鍵軸時,兩道車削工序均在數控車削中心上完成,車削第一端時,生產線處於停線等待狀態,生產率極低。(2)由於兩道工序使用的夾具、刀具不同,工序切換時需要更換夾具和刀具,需要把主軸夾具由浮動三爪和浮動頂尖更換為自定心卡盤,並且由於刀塔上刀座數量有限,需要更換部分刀具,這期間生產線也處於停線等待狀態。(3)線上的三台普通數控車床閑置。(4)精車一端完的產品在數控車削中心堆積,造成整條生產線物流不暢。

2。 解決方案:(1)新方案的提出。基於螺紋孔中心在花鍵軸中心線上,並且數控車床刀塔的鏜刀座中心在X軸方向移動時經過主軸中心,因此可以考慮利用變徑套將鑽頭和絲錐安裝在鏜刀座上,使用普通數控車床對花鍵軸一端的中心螺紋孔進行鑽孔攻螺紋加工。三台普通數控車床使用的數控系統均為FANUC系統。FANUC系統的G代碼中有用於鑽孔循環的指令代碼G74/G83,用於攻螺紋循環的指令代碼G84。經過試驗,這三個代碼都可以用於車床。對於此花鍵軸的加工重新制定加工方案,在數控車削中心上車一端、銑槽,在普通數控車床上車另一端、鑽孔攻螺紋。(2)夾具刀具的選擇與安裝。在普通數控車床上車另一端、鑽孔攻螺紋時,選用的夾具為軟三爪和尾頂尖。內螺紋尺寸為M16×1。5-7H,選擇刀具時,鑽頭選用直徑14mm的直柄麻花鑽, 絲錐選用通用柄機用絲錐M16×1。5-H3,安裝時用相應直徑的變徑套將鑽頭和絲錐分別固定在鏜孔刀座上(3)加工程序。鑽孔加工時,沒有使用鑽孔循環G代碼指令G74/G83,而是使用G01直線插補指令,這也是鑽孔加工可用的另一種編程方法,示例程序如下:注意如果是攻左旋螺紋的時候, 要把程序中的M03改成M04。使用G84指令時,攻螺紋到Z軸設定位置,主軸會自己反轉退出,主軸的進給速度F=S(主軸轉速)×P(螺距),由系統計算得到,系統自動控制主軸的旋轉和Z軸進給同步。關於鑽孔循環的指令代碼G74/G83,我們也做了探索。這兩個指令除了在加工中心上使用外,在數控車床上也可以使用,G74指令更適合用於端面深孔鑽削,在鑽孔過程中可以設置鑽頭回退量。G83適用於高速深孔鑽削,但要求鑽頭帶中心出水,不然鑽頭在回退後快速進給時容易打刀。

3。 改進效果:現場使用上面的程序對花鍵軸的螺紋孔在普通數控車床上進行加工,使用效果良好,完全能滿足工藝要求。使用此加工方案,主要有如下優勢:(1)改進後不需要停線等待,兩道車削工序可同時進行。(2)解決了頻繁更換工裝帶來的效率低的問題 。(3)提高了線上機床的利用率,可多利用一台普通車床,而在加工此零件時機床不會閑置,可以使生產線產能匹配,可用於批量較大的生產。

4。 車床加工內螺紋的其他方法:對於內螺紋的加工, 除了采用上面采用的加工方法,還可以使用車削螺紋的加工方法,例如使用G代碼指令中單行程螺紋切削指令G32、螺紋切削多次循環指令G76、螺紋切削循環指令G92,選用合適的螺紋車刀來進行加工。但車削內螺紋對於內螺紋直徑大小有限制,一般用於內螺紋直徑較大的情況,在此我們不做過多討論。

5。 結語:此方法具有可推廣性,類似的螺紋孔中心在軸中心線上的零件,都可以使用此方法加工螺紋孔,而不僅局限在鑽床或者加工中心上加工。另外,FANUC系統是我使用最廣泛的數控控制系統,它有很多循環指令可以簡化編程,實現眾多加工功能,合理的使用這些指令,能讓我們的生產加工更高效、更優化。在產品加工中,如何用好現有設備,是節省成本,保證加工CNC加工質量的重點,盡量選擇簡便合理的加工方案,有利於加工效率和加工質量的提高,同時可以減少生產成本。



 

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