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端面車削

文章日期:2008-08-05 09:51


虛無縹緲先生來信問:
一、 當胚料過長3mmFGcam為什麼端面先車一刀,然後粗車循環後,又再車端面呢?為什麼不在第一次時車完呢?
二、 精車時由端面中心拉上來會不會造成端面中心凹陷?
Ans:為什麼端面先車一刀呢?那是因為要讓端面平整,以防接著而來的軸向粗車循環時,在切削入口處,因端面不平整而產生不穩定的碰撞,這是目前CNC走刀式車床的主流車法。

既修了端面那接下來的修端面兩刀應該連著做為甚麼要等到粗車循環後又再回頭車端面呢那是考量加工時間的關係FGcam修端面時的進給F不但會比軸向切削時的進給小而且還分兩種進給F來車削以保車刀免於崩刀故會比較耗時所以才會採粗車循環後再回頭車端面...
我們舉一個例子來說明,假設一工件直徑60mm,如果端面車了一刀之後,端面還多長2mm,從外而內以進給F0.1mm/rev再補兩刀,每刀走30mm(半徑長),主軸轉速1000RPM,不計算空行程,則需時30*2/(1000*0.1) = 0.6 = 36秒,但是若這30mm讓軸向循環切削來切(進給F0.25mm/rev),其每次徑向的進刀深度是2.5mm,那就得車30/2.5= 12刀,每刀在這2mm的行程裡耗調2/(1000*0.25) = 0.008 = 0.48秒,12刀下來就用掉5.76秒,兩相比較之下,就節省了36-5.76 = 30.24秒,如果是量產的工件,那節省的秒數就驚人了。
既然軸向循環切削比較省時,為甚麼不將所有的端面交給軸向循環切削來做就好,還要再回來從外而內做端面切削兩刀?如下圖所示,那是因為軸向循環切削每刀含有四個動作:進深+軸向車削+徑向退刀+軸向退刀,如果只為了那端面2mm,就如此勞師動眾,雖然省了點加工時間,卻增加了機台的耗損,故又倒回來改採從外而內做端面切削兩刀,但是此時這兩刀的長度已經大大減少了。
    

一般CNC車床加工的端面通常是不會差太長,所以端面只要從外而內車一刀,就算粗車完畢了,如下圖所示,只有檢定的題目或是需要調頭再加工的工件,端面之外的長度才要如此大費周章地分段車削,不過,上述的多樣切削方法僅有FGcam才有提供,一般的CAD/CAM軟體都是一成不變,至於手寫程式,很多學校或是初學者大都用G72,不論端面之外的胚料有多長,程式只要兩個單節就可完全搞定,不過這只是對寫程式的人很輕鬆,其實G72車端面太耗時,因為它由外車至中心都是用同一個進給F,如果F给太大,車至中心時車刀容易崩,但如果F给太小,整個切削行程就如上述的例子一般,會顯得非常耗時。
  


 

至於圓頭或尖頭的工件,除了第一刀從外而內修整端面之外,所有的多餘的端面長度,就交給軸向循環切削來做即可,如下圖所示。
    

不過,如果界外量太大,當軸向循環切削切至小徑時,會發生小圓棒切削的情況,這小圓棒容易因歪扭而造成車刀崩裂,所以,如果界外量太大,FGcam還是會先採由外至內粗車幾刀,然後再交給軸向循環切削,如下圖所示。
    

如果工件有內孔,從外而內修整端面的長度只要到鑽孔位置就可,不用到中心,如下圖所示,但使用者必需勾選"修端面僅及鑽孔區"。       


 以上所言的都是粗車階段,接下來講精車,端面的精車可以由外至內,也可以由內至外,各有優缺點,以加工時間來講,由內至外精車端面,可以接連著精修外徑部份,比較省時,絕大部份走心式車床都是用這種方法,如下圖所示。       


但是由內至外精車端面,會不會造成端面中心凹陷?或是其它尺寸上的失誤?
以走刀式的CNC車床來講,其車削時使用轉速大約是2000RPM,遠小於走心式的CNC車床,況且如果是切削難切材料,其轉速恐會降至更低,以這樣的轉速再加上中央靜點的作用,對於刀具來講會比較損,對於切削情況來講,也有可能因中心點瞬間刺入不易,而延遲切入,造成端面中心外凸,或者,若累積的切入力量夠大時,瞬間又吃深,造成端面中心內凹,亦有可能。
由內至外精車端面,或是由外至內精車端面,原本決定權在FGcam內建的專家系統裡,不過,經再三考慮,我決定讓FGcam釋放出部份的決定權,讓使用者有機會自己決定要由外至內精車端面,如下圖所示,使用者可以勾選端面由外至內修,在此並謝謝虛無縹緲先生的來信討論
     

當使用者勾選端面由外至內修,就可得到下圖的由外至內精修的刀具路徑。
  

至於圓頭或尖頭的工件,則全部由內至外精修,如下圖所示。


至於有孔的工件,也全部由內至外精修,如下圖所示。

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