控車床是一種高精度、效率高的自動化機床配備多工位刀塔或動力刀塔，具有廣泛的加工工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復雜工件，具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并能在批量生產中發(fā)揮良好的作用。它集通用性好的型車床、加工精度高的車床和加工效率高的專用型普通車床的特點于一身，能很好地滿足企業(yè)提高產品質量、降低生產成本、提高經濟效益的要求。所以數控車床是國內使用量較大、覆蓋面廣的一種機床。在數控車床加工中，產品質量和勞動生產率在很大程度上受到刀具的制約，雖然其車刀的切削原理與普通車床基本相同，但是如何根據加工零件的實際情況， ，是充分發(fā)揮數控車床功能和優(yōu)勢、保證加工精度、提高勞動效率以及控制加工成本的關鍵。

1.零件分析

　　客戶要求加工的產品是輪軸蓋（見圖1），外形A、B兩處已經加工好，內孔粗加工至90mm，產品的精度要求不是很高，形狀也不太復雜，但批量較大（每月8 000件）。材料為灰鑄鐵HT200，毛坯直徑150mm，長40mm。技術要求：未注倒角為1×45°，未注公差按GB/T 1804―2000中m級加工。設備是用廣州機床廠的GSK980T經濟型數控車床，共6臺。

2.原加工中存在的問題

　　原生產加工采用兩把焊接式合金車刀，分別進行粗車、精車外圓、端面、內孔的加工。焊接式合金刀易磨損，一般適合于粗車，輪軸蓋零件用的材料是鑄鐵，表皮較硬，刀具易磨損。刃磨精度得不到保證，且占用時間長，還會使被加工輪軸蓋零件的表面精度大大下降。換刀需要整刀換，增加了刀具成本。GSK98T刀架不能按加工要求自動裝、卸刀，需要人工換刀。因定位銷釘受力不均勻等原因，螺紋也容易損壞，而且是用兩把刀，精度得不到保證，費時較多。加工過程中需要頻繁旋轉刀架換刀，導致刀架很容易磨損，定位精度出現偏差，還容易出現故障（平均4天一臺）。機床廠的維修人員多次上門維修也不能解決問題，造成停產及維修費用增加。由于換刀后需重新對刀、試車、調試的輔助時間增加，且兩把刀加工、刀架自動換刀和空運行行程時間也較長，對加工效率造成很大的影響。

3.改進刀具的依據

　　通過分析、研究刀具結構、工藝設計、程序編寫等方面問題，認為原來所使用的刀具非常需要改進，具體考慮如下。

　?。?）選用標準化刀具，改為機夾可轉位車刀。因為輪軸蓋是批量生產，數控車刀應選用機夾可轉位車刀，原因在于：①精度高。保證刀片重復定位精度高，方便定位，保證刀尖位置精度，這樣刀尖磨損不需要換整刀而只需換刀片就行。②可靠性高。結構可靠的車刀，采用復合式夾緊結構以適應刀架快速移動和換位以及整個自動切削過程中不會松動。迅速更換不同形式的切削部件，完成多種切削加工，提高生產效率。③刀具成本低。由于是批量生產，且刀片可更換，雖然機夾刀可轉位刀片貴一些，但刀具的成本不會增加，反而降低，而且更耐用。

　?。?）優(yōu)化刀具結構。盡可能用少的刀具加工出工件上部分或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面的相互位置精度。在刀的結構上如果能把加工輪軸蓋的兩把刀合并成裝在“一把刀”把上進行加工，則①不旋轉刀架。只有“一把刀”在加工，那就不需要旋轉刀架，刀架就不會由于磨損而影響精度，更不會引發(fā)停產、維修等問題。②保護定位銷釘。“一把刀”定位只需要一組定位銷釘，而且如果用了標準化刀具，換刀只松、緊刀尖的定位螺絲，不用松、緊刀架的定位銷釘裝、拆刀桿，刀架的定位銷釘不會被損壞。

　　（3）若將選用標準化刀具和優(yōu)化刀具結構合二為一，則不會存在占機時間長的問題。因為：①選用標準化機夾可轉位刀具，當刀片上的一個切削刃磨鈍后，其刀片的裝拆和轉位都很方便、快捷，不需刃磨即可用新的切削刃繼續(xù)加工，還大大提高了刀桿的利用率。只需快速做簡單的對刀，編制程序時作適當的處理就可以了。②采用優(yōu)化刀具結構方案，兩個刀尖相隔一定比原來兩把刀刀尖的距離近，換刀和空運行的時間大大縮短，再結合加工工藝、程序編寫，設計較短的空行、切削進給路線，可有效提高生產效率，降低刀具損耗。

4.改進后的刀具

　　本人通過以上分析、研究，根據現有的認識和加工條件，從刀具結構的設計、工藝處理、程序的編制等方面去解決了輪軸蓋零件加工中存在的問題，具體方法如下。

　?。?）將兩把機加刀合為一把機夾刀（見圖2）。刀桿經熱處理，用螺絲固定刀尖A、B，這樣“一把刀”同樣可以完成原來兩把刀的工作，而且裝、卸“一把刀”比原來兩把刀省時一半。

　　（2）用改進后的刀具加工時無須轉換刀架，很好地解決了由于要頻繁旋轉刀架換刀所帶來的故障和維修問題。

　　（3）刀具磨損后只需要松開螺絲將不重磨刀片轉過適當角度或更換，做簡單的刀補行程修改即可繼續(xù)加工，大大提高了效率。

5.加工中的注意事項

　?。?）將不重磨刀片A、B用螺絲固定在左、右兩邊，要保證兩刀片尖在同一平面上。

　?。?）編寫程序時必須要以A、B兩個刀尖為兩個獨立刀位點設兩組刀補（01、02），在轉換刀尖執(zhí)行時刀具要離開工件一定距離，防止刀具和工件發(fā)生碰撞。

　?。?）刀具每班要轉動一次，以保證刀架的鎖緊力。

6.程序的編寫

　　編寫的程序及說明如附表所示。

　　程序內容及說明

程序內容 程序說明

O1212 　　　　程序名

G00X100Z100 定位到起刀點

T0101M3S200 調用一組刀補A號刀尖

G00X150Z0

加工端面

G01X80F80

G00X150Z5 定位到（150，5）

G71U1R0.5 加工φ145mm外圓及倒角

G71P1Q2U0W0F100

N1G00X143

G01Z0

X145Z-1

Z-16

G00X100Z100T0101 回到起刀點取消一組刀補

T0102M3S250 　　　　調用第二組刀補B號刀尖

G00X80Z5

G71U1R0.5 　　　　粗加工φ112mm與φ98mm內孔與倒角

G71P3Q4U-0.5W0F80

N3G00X114

G01Z0F50

X112Z-1

Z-11

X100

X98Z-11

N4Z-48

G70P3Q4 　　　　　　　　精加工N3-N4段內容

G00X100Z100T0102 回到起刀點取消第二組刀補

M30 　　　　　　　　程序結束

7.結語

　　通過改進刀具和加工方法后，很好地解決了經濟型數控車床批量加工的問題，大大縮短了停產待修、調試時間及刀具自動換刀、空運行行程時間，減輕了操作者的勞動強度，節(jié)約成本明顯。