虛無縹緲先生來信問:
一、 當胚料過長3mm,FGcam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分 = 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分 = 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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