圆球车削公差控制与刀补运用www.tool-tool.com

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摘要：车削圆球时，刀具R的正确性，对刀的精确度，机床运动精度都将影响球面的几何精度。为了较好地控制球的圆度，在半精加工时，即未加工到最终尺寸 时，应测量球的圆度，以便调整。这就要求加工余量均匀，刀具轨迹为同心圆，阐述了对车削圆球时公差控制、刀补应用提出几种方法。

加工图 1所示零件时，由于R0.4较小，无法使用R车刀一刀车出球面，须使用左右偏刀分两刀接出球面。加工该球面用右偏刀时刀尖方位为3，用左 偏刀时刀尖方位为4。加工余量可由编程留，也可由刀补X、Z方向留。刀具R的正确性，对刀的精确度，机床运动精度都将影响球面的几何精度。为了较好地控制 球的圆度，在半精加工时，即未加工到最终尺寸时，应测量球的圆度，以便调整。这就要求加工余量均匀，刀具轨迹为同心圆。下面就几种放余量的方法进行讨论。

　　图1 零件简图

1 编程放余量法

编程放余量能正确得到同心圆。通过测量与最终圆同心的圆，判别球的圆度，及时调整左右偏刀的相对位置。使用这种方法放余量，每个不同的同心圆就要编一个程序，对于机床操作来说，不太方便。

2 刀补法

像 铣床一样通过刀补来调整加工余量。这时要特别注意，当刀尖方位不为0及9时，改变刀补值R时，实际得到的并不是一系列同心圆，也就无法通过测量有 余量的同心圆圆度。只有当刀尖方位设为0或9时，改变刀补R的大小，车刀实际的轨迹为同心圆，我们可以测量一系列的同心圆。通过调整两把刀的位置，编程轨 迹来调整最终零件的尺寸及圆度。

如图2(a)，当刀尖方位为3时，假想刀尖如图，对刀时X、Z方向分别以A、B面为基准，不必考虑刀具R圆心位置。不同刀尖R1、R2时对刀几何尺寸相同。当刀补R值为R1时，实际以R1与编程轨迹相切包络。若刀补R值为R2时，实际轨迹如图形成过切，如图2(b)。

　
　　图2 加工轨迹

若 刀尖方位设为0、9时，则机床将刀具视为一圆。这时的假想刀尖在圆心，对刀时应将对刀点算至刀尖圆心。如果刀具的实际圆角为R1，刀补R设为R2 时，刀具轨迹为R2与编程轨迹相切包络，由于R2与R1同心，所以实际加工出的零件是由R1形成的包络线，与编程轨迹同心如图3。

　　图3 轨迹比较

加工图1圆球时，半精加工时，刀矢方位设为0或9，实际刀尖圆弧为R0.4mm，设定刀补R值为1mm，加工后测量圆球。测量圆度及直径，通过调整左右偏刀补X、Z值，刀补的R值，还可以调整编程程序中的R值来完成球的加工。

如圆度X、Z方向不等，可调整其中一刀Z方向的刀补。如果在45°方向有误差，可能由机床引起，除注意机床的间隙补偿外，可改变程序来调整。如果尺寸不到，可调整刀补R值。

3 使用宏程序

要使刀具轨迹形成一组同心圆，还可用宏程序编程。将圆球R设为变量，通过给变量赋不同的值，形成一组同心圆。

#100———圆弧Z方向起点；
　　#101———圆直径；
　　R———球半径。

1) 残余面积的产生

在使用刀具补偿编程时，如稍有疏忽，便会产生残余面积。
如车削图4的工件，按下面方法编程，就会产生残余面积。

　　图4 有残余面积的工件

N90 G00 G40 XP0 ZP0
　　N100 G01 G42 XP1 ZP1
　　N110 G01 XP2 ZP2
　　N120 G03 XP3 ZP3 Rr
　　N130 G01 XP4 ZP4

2) 残余面积的消除

以上编程，按刀具运动轨迹，在P3点转角处产生了残余面积。如果采用下面方法编程，就可消除残余面积，如图5。

　　图5 无残余面积的工件

N90 G00 G40 XP0 ZP0
　　N100 G01 G42 XP1 ZP1
　　N110 G01 XP2 ZP2
　　N120 G03 XP3 ZP3 Rr
　　N130 G01 G40 XP4 ZP4

因刀具补偿G42执行至N120 P3点，接着撤消刀具补偿，P3点仍是按与刀尖,圆弧相切原则进行车削，因此不产生残余面积。N130程序按刀尖轨迹移动。

4 结语

总之，在车削圆球时，应注意刀补建立与撤消，由于机床及刀具位置引起的误差，可通过在车削同心圆的过程中边测量边修正。应用宏程序编程可使操作简便灵活，但需掌握宏程序编程方法。利用刀尖方位0、9及增加刀补的方法能较简便的实现放同心圆余量。

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模具工厂放电加工培训知识点www.tool-tool.com

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电火花加工是在一定介质中，利用两极（工具电极与工件电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对材料进行加工，以使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。这种加工方法也被称为放电加工或电蚀加工。

Charmilles机床：
（一）EDM操作流程
1拿到一包工件，要查看电极清单，找出相应电极准备设定
A、用纸将电极HOLD四个方向擦干净，并用风枪吹干净（主要指铜屑）
B、根据电极图确定电极方向，并按顺序给电极编上号，并摆放整齐。
C、给电极拧上螺丝。
D、按顺序逐个把惦记偏差输入电脑
2、整理电极偏差（同时检查正负号及电极方向）。
3、编程序（分清楚粗精加工与ORB程序的区别）
4、设定工件。
A、将工件擦干净，按电极设定方向放到机床台面上，并将其“敲平”，开磁力，粘胶水。
B、检查工件是否放平及其垂直度，设点（看清设单边、设双边以及设定面）。
5、试走检查程序及：“点”的位置 程序位置。
6、开始加工（加工过程中要适当调整参数，注意冲油方向以及位置）。
7、加工完成后，取偏差，拿下工件测量。
8、写自检报告，整理机床以及相应的图纸、电极等。

（二）程序指令
1．PN 工件程序名
句法 PN/工件程序名 例：PN/ TEST
2．COORD 坐标模式与测量单位
句法 COORD/（ABS）（INCR）（INCH）（METR）
ABS ：绝对坐标系
INCR：相对坐标系
INCH：数值以英寸为单位
METR：数值以毫米为单位
※ 缺省状态为ABS，METR，我们一般设置为METR。
3．AXE 选择主加工轴
句法 AXE/ （？轴）
例：AXE/Z (默认)
AXE/X (X方向侧打)
AXE/Y (Y方向侧打)
4．AUXF 辅助M功能指令 （详见辅助功能清单）
句法 AUXF/ 数字 例：AUXF/22 工作液槽上油
※ 在CMD指令中的格式有所区别,AUX,22即可
AUXF/22 (向工作槽注油)
24 (30秒钟无保护)
25 (2分钟无保护)
26 (8分钟无保护)
5．L1=？赋值语句
例： L1= -10 （指的是主加工轴方向上的尺寸。）
6．FORM 确定加工的起点位置
句法 FORM/X，n，Y，n，Z，n，C，n （无C轴的机床C可以省略）
例： FORM/X，0，Y，0，Z，10 C，0
该功能用来在程序中确定工件坐标系，它不引起各轴的运动。
注意！！！ 主加工轴方向上的设置值，必须和工件与电极之间的距离一致
FORM后无变量时，可以用来指定有RET指令控制的电极回退的返回点。
7．FLUSH 冲液的选择
句法 FLUSH/〈，EL，M〉〈，LL，M〉〈，LR，M〉〈，PA，M〉
EL：电极冲液 LL：左侧冲液 LR：右侧冲液 PA：工件冲液
常用例：FLUSH/LL，1，LR，1 注解：左、右侧冲液同时进行。
FLUSH/LL，0，LR，0 注解：左、右侧冲液同时关闭。
8．TECHNO 选择工艺表
句法 TECHNO/F，（文件名），（INV）
文件名：指工艺的文件名
INV：工件-电极的极性反接
☆该文件必须存贮在内存（MEM）之中，且必须扩展名为.TEC
例：TECHNO/F，UCUAC
注解：指调用UCUAC（标准铜对钢）工艺进行加工
9．END 程序结束标记
程序结束的标记，如果程序中间语句加了这个语句，程序执行到END就将会立即结束！一个RBF程序中只认可一个END。
10．MACRO 宏指令
句法 MACRO/宏指令名称
例：MACRO/M1
宏程序开始的标记，所有的宏必须以MACRO开始。
11．TERMAC 宏结束
☆ 所有宏都必须以TERMAC结束
☆ 一个宏只能有一个TERMAC指令
12．CALL 宏调用
句法 CALL〈N，n〉宏的名称
☆ 被调用宏执行N次，N可以是数字也可以是表达式。
☆ 调用宏时，表达式的值按宏定义的顺序赋给宏的各参数，表达式的个数必须与宏定义中参数的个数一致。
例：CALL/N，1，M1 注解：指调用M1宏指令程序一次。
13．TANK 工作液槽运动(适用于FO35P、FO55P，不适用于FO85)
句法 TANK/H，h
H 是由COORD指令确定的以mm或英寸表示的工作液槽运动高度
14．GOTO 不加工运动
句法 GOTO〈X，N〉〈Y，N〉〈Z，N〉〈C，N〉〈R，N〉
R 相对于电极中心的最大半径
（R不影响加工的几何形状，但可改善C轴的伺服控制）
15．GOAX 选定轴上不加工运动
句法 GOAX/L，L1，〈H，H1〉
H 加工余量剩余量
☆ 无参数指示符的GOAX指令用来取消平动（ORB、EXPAN、CONE）之后。
16．DOWN 切入加工
句法 DOWN/L,l,,,, L
L 选定轴上的最终尺寸 H
H 加工余量剩余量
E 工艺表中的规准、
P 以分钟表示的最长持续加工时间
RET 强制电极回退到加工的起始点
17．ORB 平动加工
句法 ORB/ L,l,,<>,,
☆ 运动开始时电极45度方向运动。、
☆ 最大偏移半径32mm。
☆ 只能与DOWN连用
☆ 三轴联动，X、Y、Z同时运动，分别加工相同的余量，
运动轨迹为一个圆锥体
18．VECT 线性向量加工
句法 VECT/ L,l,,<>，〈R，R〉,,
VECT/X，？，Y，？，Z，？，C，？，E，e
☆ 可实现真正意义上的四轴联动。
19．EXPAN 平面平动加工
句法 EXPAN/R，R〈E，E〉，〈RET〉
R 最终半径—间隙0≤R≤21.568MM
(Z轴方向上固定,在XY平面内运动)
20.HELIC 螺旋加工 (适用于有C轴的机床)
句法: HELIC/DIR(REV),,,,,,
☆ 只能指定一个主加工轴:Z
DIR 右旋螺纹
REV 左旋螺纹
K 螺距 0.5---300
21. SQAR 任意角度的向量加工 (方形平动)
句法 SQAR/USRX,X,USRY,Y,ANG,A,L,I,<,E,E><,RET>
USRX,USRY X、Y方向上的径向尺寸缩小量
ANG 型腔的偏角

（二）其他常用指令
22.MOV 机床坐标系下绝对移动
句法 MOV/X,x,Y,y,Z,z,C,c
23.MOVT 工作液槽绝对运动(适用于FO35P)
句法 MOVT,Hh
24.MVR 机床坐标系下相对移动
句法 MVR/X,x,Y,y,Z,z,C,c,R,r
25.MVRT工作液槽相对运动(适用于FO35P)
句法 MVRT,Hh
26.MPA 工件坐标系下绝对移动
句法 MPA/X,x,Y,y,Z,z,C,c,R,r
27.MPR工件坐标系下相对移动
句法 MPR/X,x,Y,y,Z,z,C,c,R,r
28.SEP 存贮点坐标
句法 SEP,CP N
SEP,<坐标系><序号>, X,x,Y,y,Z,z,C,c
A 绝对参考坐标系
M 机床坐标系
P 工件坐标系
例:SEP,M1,X0,Y3,Z10,C90 在床坐标系下,点1同指定的坐标被存贮
SEP,CP2 在绝对坐标系下,点2同指定的坐标被存贮
29.GOP 移动到存储点
句法 GOP,<序号>
☆ +号(GOP,1) C轴逆时针旋转
☆ -号(GOP,-1) C轴顺时针旋转
30.SMA 设定机床坐标系
句法 SMA X,x,Y,y,Z,z,C,c
☆用来改变机床坐标系下的X,Y,Z,C的值.
31．MOF 电极补偿量
MOF，0 无电极偏移（适用于SPIN）
MOF，1 适用于HELIC
MOF，2 普通模式
MOF，3 普通模式
无刀库的机床选择MOF，2、MOF，3都可以

（三）程序分析
1:PN/KEY TOP U/S=0.3mm
3:L1=-15+0.03
4:AUXF/22; 充液
6:AUXF/60; 低的加工保护
7:TECHNO/F,UCUAC 加工工艺为 铜打钢
8:FLUSH/PA,1,LR,1 冲液 打开工件冲、右侧冲
9:FROM/X,0,Y,0,Z,5 加工的起点位置
10:AUXF/26 加工保护暂停8分钟
11:DOWN/L,L1+0.021,H,-0.300,E,383,RET 切入加工深度L1+0.021+0.3
12:DOWN/L,L1,H,-0.300,E,372 切入加工深度L1+0.3
13:ORB/L,L1,H,-0.21,E,372 圆形平动加工
14:ORB/L,L1,H,-0.15,E,352
15:ORB/L,L1,H,-0.12,E,312,RET RET加工完毕后，返回起始点
16:FLUSH/PA,0,LR,0 关闭工件冲、右侧冲
17:END 程序结束

加工深度及平动量分析
MODE Z position ORBiting = Position (X-Y)
DOWN L - HDOWN 0=HDOWN
ORB L - HORB R=HDOWN - HORB
加 工 方 式 加 工 深 度L 平 动 量
DOWN 14．67 0．0
ORB1 14．76 0．09
ORB2 14．82 0．15
ORB3 14．85 0．18

修改参数
L :加工深度
HDOWN: 型腔尺寸
Horb: 深度及型腔

（四）放电参数
R -电极抬刀的回退时间
U-两次抬刀间的放电时间：
☆ 如果U=0或R=0，无论参数表何值，加工中该值自动优化。
☆ 如果U=9，所有抬刀停止。
RF —参考放电电压
在30（15V）到99（49.5V）之间可调，每单位为0.5V
SV —平均击穿延时参考值：
10%——50%可调：MODE 1，2，3
5%——50%可调： MODE11，12，13，14，15，16，26，27，28
50%——75%可调：MODE4，6，7
SV=0 自动优化
它与平均放电间隙大小有关，工具欠进给时，平均放电间隙过大，平均击穿延时td就大，反之工具过进给时，放电间隙变小，td也就小。
T —次参数选择器
T=0 次参数B、R、U、RF、SV被自动优化。
T=1 无自动优化，严格按工艺表中的参数来。
T=2 适用于深槽窄缝加工中。
T=3 ZAC机床上的深槽窄缝加工
PR —保护等级
通常为5级
M —加工模式
C —精加工电容
V —加工电压
P —电流可用功率
A —脉冲宽度：如图ti参数
INV —电极与工件极性的更改
EL — 电极材料代号
1：铜 2：石墨 5：铜钨合金 6：钢

（五）放电状况的调整
CC —短路 ↑SV and/or B
CT —积碳 ↑R or VPULS ↑B+SV 减少U
TL —TL率 ↑B+SV
DA —异常放电 ↑B

（六）用户参数
BLK —执行工件程序
BLK=0 工件程序(RBF程序)连续执行
BLK=1 在每程序段结束时，工件程序停止。
CBC —执行指令程序
CBC =0 指令程序（CMD程序）连续运行
CBC =1 逐条执行程序
COE —中止
COE=1 不论字母E开头的100,200,300类别的错误出现，工件程序不停止。
COE=0 每当字母E开头的100,200,300类别的错误出现，工件程序停止.
以A开头的错误不影响程序的执行.
以F开头的错误无论COE处于何种状态必定中断程序.
OSP —选择停
OSP=1 选择停用于有条件的中止工件程序。
OSP=0 停止选项被忽略。
ENG —屏幕上显示的值
ENG=1 以英才为单位
ENG=0 以毫米为单位
BLD —工件程序中控制可选程序段（只对ISO 语言）
SIM —模拟运行（自动调整）
TSIM —电极模拟空运行
一般都设成1
ART —断电后自动重新启动
一般设成1
TFE —路径偏移（轮廓加工）
CLE —整体的偏移（轮廓加工）
TOL —球面允差（设成0。005mm）
MTOL —测量允差（设成0。005mm）
VRF —缺省检验
手动电极交换时Z轴高度
2400 300 mm
35/55/54 245 mm
仿真速度 设成20 mm/min
旋转主轴速度 最大100 rpn (转/分)
测量速度 设成1——3

（七）电极材料的介绍
电极材料必须导电性能良好、损耗小、造型容易、并具有加工稳定、效率高、材料来源丰富、价格便宜等特点。常用的电极材料有紫铜、石墨、铜钨合金、黄铜。
1、纯铜电极
纯铜又称紫铜，它有良好的塑性、导热性、耐腐蚀性、良好的导电性、可加工性好。它质地细密，加工稳定性好，相对电极损耗小，易于制成薄片或其他复杂形状。 常用精加工低损耗规准获得轮廓清晰的型腔，因结构致密，加工表面粗糙度高。但因本身熔点低（1083℃）,不宜承受较大的电流密度，如果长时间大电流加工 （30A以上）容易使电极表面粗糙、龟裂，从而破坏型腔的表面粗糙度。适用于中、小型复杂、加工精度质量要求高的型腔模。
2、黄铜电极
黄铜（含锌），常用牌号有H59、H62、H80等，它适用于中小规准情况下加工，稳定性好、制造也容易，但是电极的损耗比较大，不容易使加工型腔一次成型，所以一般只用于简单的模具加工或通孔加工、取断丝锥等。
3、石墨电极
石墨材料是一种难熔材料（熔点3700℃），具有良好的抗热冲击性、耐腐蚀性，在高温下具有良好的机械强度，热膨胀系数小，在宽脉冲大电流的作用下具有电 极损耗小的特点。具有重量轻、变形小，容易制造的特点。缺点是精加工时损工耗较大，加的表面粗糙度低于紫铜电极，并容易脱落、掉渣，易拉弧烧伤。
石墨电极的分类
（1）细石墨（ GF ）
其 平均颗粒在3～7 um 比如EDM —AF（平均颗粒小于1um）具有强度高，加工表面粗糙度小，加工速度高、损耗小的特点，用于精度要求高的加工中。例如，微细加工、复杂的型腔加工及对表 面粗糙度要求高的加工。5EDM—C3（平均颗粒小于5um ）适用强度要求高的微细电极或用于冲油条件差的场合，例如注塑模、小孔加工。EDM—1～3（平均颗粒在1～5 um），用于对电极强度和精度要求高的加工中，例如注塑模、挤压模、盲孔加工，低损耗的粗加工电极等。
（2）中石墨（ GM ）
其平均颗粒在7～10 um 如EDM—200、POCO，用于加工大型的模具，电极损耗成为主要考虑的问题，例如加工压铸模、吹塑模、非精密加工的低损耗的粗加工电极。
（3）粗石墨（ GG ）
其平均颗粒在10～20 um 比如EDM—100，其物理性能满足一般的电火花加工要求，价格实惠，是一种粗加工的电极材料。适用于各种大型模具的粗加工电极。

小结：
电 火花成型加工：是利用火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制的工艺方法。成型加工实际上为穿孔和成型加工两大类的统称。穿孔加工时的电极损 耗可由进给来补偿；而成型加工时的电极损耗将直接影响仿形精度。由于存在放电间隙，工具电极尺寸必须小于凹模的尺寸。为保证获得冲头与凹模之间的配合间 隙。
加工方法有很多：
（1）多电极更换加工法
采用多个电极(分别制造的粗、中、精加工用电极)依次更换来加工同一个型腔。
这种方法的优点是仿型精度高，尤其适用于尖角、窄缝多的型腔加工。其缺点是需要用精密机床制造多个电极，另外电极更换时要有高的重复定位精度，需要附件和夹具来配合，因此用于精密型腔加工。
（2）分解电极加工法
分解电极法是单电极平动加工法和多电极更换加工法的综合应用。它工艺灵活性强，仿形精度高，适用于尖角窄缝、沉孔、深槽多的复杂型腔模具加工。
根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极分别来制造。先用主型腔电极加工出主型腔，再用副型腔电极加工夹角、窄槽、异形盲孔等部位。
这种方法的优点是可根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的电极材料和加工规准，有利于提高加工速度和改善表面质量，同时还可简化电极制造、便于电极修 整。缺点是主型腔和副型腔间的定位精度要求高，当采用高精度的数控机床和完善的电极装夹附件时，这一缺点是不难克服的。广泛采用具有电极库的3—5坐标数 控电火花机床，事先把复杂型腔分解为简单表面和相应的简单电极，编制好程序，加工过程中自动更换电极和转换规准，实现复杂型腔的加工。同时配合一套高精度 辅助工具、夹具系统，可以大大提高电极的装夹定位精度，使采用分解电极法加工的模具精度大为提高。
电火花成形加工工艺过程：
(1)电极材料的选择
为了提高型腔模的加工精度，在电极方面，首先是找耐蚀性高的电极材料，如紫铜、铜钨合金、银钨合金以及石墨电极等。由于铜钨合金和银钨合金的成分高，价格高,机械加工比较困难，故采用的较少，常用的为紫铜和石墨，这两种材料的共同特点是在大脉冲粗加工时都能实现低损耗。
紫铜电极容易制成复杂形状和薄片,尺寸精度好。采用紫铜电极时，加工过程稳定、加工表面粗糙度低、精加工比石墨电极损耗小。但其机械加工性能不如石墨好。
石墨电极机械加工成型容易，重量轻，在大脉冲大电流情况下具有更小的电极损耗。缺点是容易产生电弧烧伤现象，精加工时电极损耗较大。
(2)电极的设计
加工型腔模时的工具电极尺寸，一方面与模具的大小、形状、复杂程度有关，而且与电极材料，加工电流、深度、余量及间隙等因素有关。当采用平动法加工时，还应考虑所选用的平动量
(3)电极制造
紫铜电极可采用电火花线切割、一般机械加工、数控铣、电铸等方式来制造。
石墨电极应采用质细、致密、颗粒均匀、气孔率小、强度高的高纯石墨制造．
由于石墨是一种在加压条件下烧结而成的碳素材料，因此有一定程度的各向异性。使用中应采用石墨坯块的非侧压方向的面作电极端面，否则加工中易剥落、损耗大。电极制造方法有机械加工、加压振动成型、成型烧结、镶拼组合、超声加工、砂线切割等。
(4)工件的准备
电火花加工前，工件型腔部分要进行预加工，并留适当的电火花加工余量。余量的大小应能补偿电火花加工的定位、找正误差及机械加工误差。对形状复杂的型腔，余量要适当加大。
(5)电规准的选择、转换与平动量分配
电规准是指电火花加工过程中一组电参数，如电压、电流、脉宽、脉间等。电规准选择正确与否，将直接影响着型腔加工工艺指标。应根据工件的要求、电极和工件的材料、加工工艺指标和经济效果等因素来确定电规准，并在加工过程中及时地转换。
在 粗加工时，要求较高的生产率和低电极损耗，这时可选用宽脉冲、高峰值电流的粗规准进行加工,电流要根据工件而定。刚开始加工时，接触面积小，电流不宜过 大，随着加工面积的增大，可逐步加大电流。当粗加工进行到快到要求的尺寸时，应逐步减小电流，改善表面质量，以尽量减少中加工的修整量。
在单电极加工的场合，从中规准起就要利用平动运动来补偿前后两个加工规准间放电间隙差和表面粗糙度差。中规准为粗、精之间的过渡，与粗规准之间并没有明显界限，选用的脉冲宽度、电流比粗规准相应小些。
精加工时,采用窄脉宽、小电流的精规准，将表面粗糙度改善到优于Ra2.5微米的范围。这种规准下的电极相对损耗相当大，可达10-25％，但因加工量很少，所以绝对损耗并不大。
在中、精规准加工时，有时还要根据工件尺寸和复杂性适当转换几档参数。
为了得到最高的加工速度和尽可能低的电极损耗，要求每挡规准加工的凹坑底部刚能达到(或稍深，以去除上次加工的表层)上挡加工的凹坑底部，达到既能修光，又使中、精加工的去除量最少。
平动量的分配是单电极平动加工法的一个关键问题。粗加工时，电极不平动。中间各档加工时平动量的分配，主要取决于被加工表面由粗变细的修光光量，此外还和电极损耗、平动头原始偏心量、主轴进给运动的精度等有关。

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

淺析硬質合金刀具應用和刀具材料的選擇www.tool-tool.com

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車 削加工是機械製造加工工藝的主要工序。特別是在重型機械加工製造業中，工件結構尺寸堪稱巨型，重量高達 60～80t，甚至上百噸，加工設備重型臥車 回轉直徑達到6m，重型立車可達到10m。重型車削加工與普通加工相比，切削深度大、切削速度低、進給速度慢。加工餘量達單邊35～50mm，加之切削過 程中工件平衡差，加工餘量分佈不均勻，機床的某些部件不平衡等因素引起的振動，使加工的動態不平衡過程要消耗很多的機動時間和輔助時間。所以加工重型零 件，提高生產率或機器設備的利用率，必須從增大切削層厚度和進刀量入手，要重點考慮切削用量和刀具的選擇，改善刀具結構和幾何形狀，將刀具材質的強度特點 考慮進去，以求提高切削用量，顯著降低機動時間。

1刀具材料的選擇

切削常用的刀具材料主要有高速鋼、硬質合金、立方 氮化硼(CBN)、陶瓷等。重型切削深度一般可達30～50mm，余量不均，工件表面有硬化層，粗 加工階段的刀具磨損以磨粒磨損形式為主：切削速度一般為15～20m/min，儘管速度值處於積屑瘤發生區，但切削的高溫足使切屑與前刀面的接觸點處於液 態，減小了摩擦力，抑制了積屑瘤生成。刀具材料的選擇要耐磨損、抗衝擊。陶瓷類刀具硬度高，但抗彎強度低，衝擊韌性差，不適於余量不均的重型車削，CBN 存在同樣的問題。硬質合金卻有較低的摩擦係數，可降低切削時的切削力及切削溫度，大大提高刀具耐用度，適於高硬度材料和重載車削粗加工。硬質合金分為鎢鈷 類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)和碳化鎢類(YW)。加工鋼料時，YG類硬質合金的強度和韌性好，但高溫硬度和高溫韌性較差：重型車削時工件塑性變形大，摩 擦劇烈，切削溫度高，因此在重型車削中很少用YG類硬質合金。YT類硬質合金有高硬度和耐磨性、高耐熱性、抗粘結擴散能力和抗氧化能力，是重型車削常用的 刀具材料，適於加工鋼料。然而在低速車削時，切削過程不平穩會造成YT類合金的韌性差，產生崩刃：尤其是加工一些高強度合金材料時，YT類硬質合金耐用度 下降快，無法滿足使用要求。在這種情況下應選用YW類刀具或細晶粒、超細晶粒合金刀具(如643等)。細晶粒合金的耐磨性好，更適用於加工冷硬鑄鐵類產 品，效率較YW類刀具可提高1倍以上。

用硬質合金刀具提高重型加工的車削速度，是提高生產率的關鍵之一，也是縮短生產循環期的有利因素。工序中分幾個行程切除大余量，每次的切削深度很小，而利用硬質合金刀具的切削性能，切削速度就會大大提高。

2刀具角度的選擇

重 型車削粗加工階段，工件外表面的鍛造氧化皮、裂紋、鏟坑、鑄造夾雜、氣孔等缺陷都易導致刀具破碎，因此應選擇合理刀具角度。重型加工條件下，因粗 加工要切除很厚的切屑，車刀一般採用前角g=8°～12°，而普通g=15°。切削刃傾角l=10°～18°。如果減小前角，即增大切削角，可在某種程度 上增加切削刃的強度。應指出：減小前角，切削力增大，但在g由15°變到10°時，切削力增加得很小，而增大的工作前角和楔角，提高了刀刃的鋒利性和刀尖 強度3尤其是在工件很重，旋轉帶有衝擊性的負荷時，切削刃的刃傾角l=10°～18°創造了最有利的切削條件，因而在切削時，衝擊力的作用點離開了刀尖， 可防止刀尖破碎。同時，在主切削刃上開有1mm左右寬的負倒稜、R2mm左右的刀尖圓角以提高刀刃的抗衝擊性能，但刀具安裝角度還要根據實際情況調整。

3刀具結構的選擇

粗 加工階段切削余量大，對刀具的剛性要求較高。一般而言，整體刀具剛度好，但結構笨重，裝卸困難：而機夾刀具拆卸靈活，動剛度也可滿足加工要度。機 夾刀具的刀片材質選擇及夾持結構對加工精度很重要，實際加工中發現，偏心銷夾緊和勾頭壓緊式不適合重型粗加工，因為粗加工時工藝系統振動大，常使壓緊機構 鬆動，導致刀片損壞：上壓式結構也常因阻礙了切屑的流出而造成壓塊的損壞。機夾刀具的製造精度要求也很高，因為即使微小的誤差，也能使定位機構變成承力機 構，由於重型切削的加工過程中切削力很大，易使刀具損壞。經實際加工驗證，圖1所示結構的刀具更適於重型車削的粗加工。

這種新型硬質合金 機 夾車刀，裝有可調整的附加卷屑器，使切屑捲成螺旋線型滑出。圖1中，附加卷屑器4同時又是刀片6的夾持器，使刀片緊固在刀夾1 中。切削時，切屑碰到卷屑器的工作部分就捲起來，此部分焊一個厚3～5mm的硬質合金片。附加卷屑器的前端壓住硬質合金刀片，而後端則壓住擋鐵3。擋鐵3 下部及墊板2上部有鋸齒紋，刀片磨損後，借此結構可將刀片伸出。墊板，用合金及淬火工具鋼製成，用以保護硬質合金刀片不受折損。

該新型 機夾車刀採用長方形刀片，磨刀時，刀片夾在專用刀桿內，磨出的刀具角度用樣板檢查。硬質合金刀片的刃磨角度為，前角g=10°，後角a= 8°，主偏角kr=55°或45°，副偏角kr1』=15°。為使刀桿可以重複使用，用45#鋼鍛造製成，熱處理硬度為HRC45～48。用該車刀的重型 車削經驗表明：切屑在高速切削時捲成螺旋線型是最好的形狀(切削斷面很大)，切屑在切削刃附近就即行折斷。若重型車床運轉平穩，則硬質合金刀片切削刃不致 破碎，生產效率就大大提高。

經過使用比較，該型車刀與採用整體硬質合金刀片焊接的車刀使用壽命相同。但與生產中其它類型的硬質合金車刀 比較，在大多數的情況下，該型重型車刀更 耐用，可切削切屑的剖面更大。經驗證明，在任何條件下，切屑捲出條件均好，切屑以長螺旋型或短螺旋型捲出。當切削深度與進刀量之比不大於3～4時，切屑碰 在刀桿後即變成細碎塊掉落。

這種帶有卷屑裝置的新型硬質合金機夾車刀，在車床上及立式車床上切削鋼件時使用。剖面為40mm×60mm 及40mm×40mm的車刀，若切削余量 均勻，其最大的切屑剖面在寬30mm的刀片上為20mm2，在寬25mm的刀片上為15mm2。當切削余量不均勻的硬皮時，切屑剖面要縮小30% ～40%，當加工過程衝擊很大時，不宜採用這種結構的重型車刀。

刃磨該類硬質合金刀片時應注意，把硬質合金刀片放在刀桿槽內，用螺栓和 卷屑器的墊板固定住。刀片從刀桿內伸出長度不要超過1～1.5mm。墊板要安 置在刀片的前面，安放時，要使切屑能夠成螺旋狀捲出。從刀片中部測出的距離或伸出量依據切屑剖面的大小而定。伸出量的尺寸，不應小於表1中所列值，否則切 屑將猛烈擊打卷屑器，會造成車刀的切削部分破裂，甚至把刀桿打斷。當切削時，要及時更換磨鈍的或破裂的刀片。更換刀片必須把切屑渣從刀桿上清理淨。

該型刀具結構優點在於：刀塊與刀體間有誤差時，可以進行修磨，從而保證裝配精度；壓緊螺栓位於後刀面上，不容易被切屑損壞。板式刀架比較適合重型切削，因為它極大地增加了刀片受力方向的剛度，在增加切削用量後，也不致產生大振動，有利於生產效率和加工質量的提高。

4切削用量的選擇

重 型車削粗加工階段的切削深度可達到單邊50mm，相應的切削速度為10m/min左右，進給量1.5mm/r。因為粗加工階段以去除余量為主要加 工目的，因此按照機械加工中切削余量的確定原則，為提高切削效率，應加大切削深度。重型切削時由於切削深度大，所以切削力大，相應的選擇較低的切削速度， 一般為10～15m/min，進給量為1～2mm/r。採用這樣的切削用量，工件的表面粗糙度比較差，只能達到Ra12.5～Ra6.3，可以通過滾壓的 方法提高粗糙度值，以滿足後序加工的要求。

5結束語

重型車削與普通車削相比，其實際加工同理論計算區別很大。目前，重型車削的很多工藝及刀具資料都是以普通機械加工為依據，這並不完全適用，因此需要做更深入的探討。

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