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插补车才是提升加工效率的绝对法宝,赶紧查 [复制链接]

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“插补车”发展至今依然是一种鲜为人知的机械加工方式,可以在加工中心上实现车削的功能。“插补车”可以在加工中心上替代插补铣的方式,完成箱体类零件中凹槽的加工,也适用于其他几何形状的车削,例如锥面。要实现“插补车”功能,一个非常重要的先决条件是加工中心机床带有主轴位置控制功能。如果满足这一前提条件,在很多工况下,相比插补铣和车床上重复夹紧零件,“插补车”的优点可以挖掘的更多。

“插补车”是如何实现的呢?

对于“插补车”,将加工中心的主轴切换到位置控制操作(也叫控制轴),主轴可以像旋转轴一样被控制。在车床上车槽或车面时,刀尖在向工件移动时形成一个螺旋线,螺旋线的螺距就是每转的进给。这种螺旋线的变化类似在加工中心上“插补车”使用的是“半圆法”,也就是,进给轴以圆弧插补的方式(在X-Y平面)完成一个半圆,与此同时,主轴的运动轨迹与进给轴一致。半圆的中心与凹槽的中心轴略有偏移,这使得切削刃的运动与在传统车床上形成的螺旋线很相似。(相比螺旋线路径来说,插补车最大径向实际误差大约是径向每转进给量的5%。例如每转进给0.15mm,则最大误差是0.mm。)插补车到最终尺寸时,最后一圈或二圈的车削路线不带径向进给。仅仅与接近的螺旋线路径相反的是,除了伺服轴的精度误差外,理论上的正确路径被精确覆盖。同样地,插补车可以纵向或锥面车削。这里,随着C轴(机床主轴)的运动,Z轴上的运动被拟合在X-Y平面的圆弧路径中。

“插补车”的应用和优势

插补车经常用来在加工中心上实现凹槽的车削。如图所示,这把刀就是插补车刀具。

斜凹槽、平凹槽和端面也可以用插补车加工,如图所示。

用于插补车加工凹槽的零件有:制动总泵、制动卡钳、液压阀体、旋转轴承和变速箱壳体。在这类零件中,加工槽是必要的工序,例如密封环。与圆弧插补铣铣槽相比,插补车加工效率更高。圆弧插补铣时间长的原因是由于断续切削激发的振动,对长径比大的槽铣刀(刚性不足)效率有所限制。为了限制振动的振幅,需要使用较小的进给或金属去除率。

与车削相似的是,插补车加工过程中的切屑厚度和切削了始终保持恒定,刀具不会像在插补铣过程中被激发产生振动。这是插补车最基本的优势,特别是在长径比较大的工况下。

另外,插补车的刀体设计强度要比圆弧插补铣的刀杆强度大。在很多工况下,插补车具备以上2点优势,就意味着可以实现更高的金属去除率和更短的切削时间。例如,当加工差速器壳体中的密封槽时,插补车相比圆弧插补铣加工时间缩短到2/3。如果将不同加工任务的多个切削刃复合在一把插补车刀具中,则可以进一步缩短加工时间。

如图所示,立装刀片技术具有弱化刀杆刚性不足带来负面效果的优势。第一段的四个中间位置的槽在位置1处加工。然后刀具在孔的中间位置旋转90度,上面的槽将在位置2加工。孔底的避空槽将在位置3加工,通过径向和轴向运动进行插补车。对于产量大,生产效率要求高的情形,可以定制插补车刀,一方面由于其高的金属去除率,另一方面由于可以在一把刀上设计多个加工任务的切削刃,这样可以节省换刀时间。插补车用来加工端面的案例来自汽车发动机缸体曲轴和缸盖凸轮轴止推面的加工。若用圆弧插补铣方式加工,刀杆刚性因为悬深较长而减弱,必须用低的进给和金属去除率,那么复杂的展开式刀具可以解决这个问题。插补车在刃口轨迹控制中一个显著的优点:在圆弧插补铣过程中,刃口轨迹在直径和被加工表面之间不断变换,产生大量的显而易见的刀具纹路。插补车的产生的切削层却很均匀,这不仅仅在刃口轨迹方面具有优势,而且也反映在刀具寿命比圆弧插补铣方式高,因为插补车可以避免振动。这种不同点在当圆弧插补铣刀具的侧隙角很大时会显得非常显著。通过一个涡轮增压器(耐热合金钢材料)槽加工的案例了解这两种加工方式的刀具寿命:插补车方式加工槽,可以加工pcs/1片;圆弧插补铣方式加工槽,可以加工50pcs/4片。这意味着前者是后者的8倍的寿命表现。

哪些机床可以用“插补车”?

“插补车”和“圆弧插补铣”效率实例对比

以加工制动卡钳密封槽和防尘槽为例。圆弧插补铣方案如下:线速度Vc=m/min,进给F=0.2~0.3mm插补车方案如下:线速度Vc=70~m/min,进给F=0.1~0.2mm加工效率对比:圆弧插补铣加工时间26s插补车加工时间9s

“插补车”应用案例

制动钳4槽加工

制动泵主缸密封槽

阀体端面槽加工

阀体控制端面

转向节主孔

缸体,缸盖曲轴孔或凸轮轴孔止推面加工

变速箱壳体轴承孔的加工

涡轮增压器壳体密封面和锥面加工

水泵壳体,恒温器壳体,节气门阀体等密封加工

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