双刀车削在数控立式车床上的应用研究

李汉伟，凌鹏飞，张振兴，赵会波

（烟台台海玛努尔核电设备有限公司，烟台 276000）

双刀车削在数控立式车床上的应用研究

李汉伟，凌鹏飞，张振兴，赵会波

（烟台台海玛努尔核电设备有限公司，烟台 276000）

针对工件的材质以及性能，结合工件结构以及立式车床规格提出了双刀车削的方法。介绍了双刀切削工艺过程中工件装夹方式、刀具和切削参数选择以及双刀车削工艺过程的实施，并结合工件形状和具体尺寸编制车削过程数控加工程序，有效提高工件车削效率。

数控立式车床；双刀；车削；切削参数；效率

0 引言

在进行大直径环形零件端面加工时，多采用数控立式车床车削加工的工艺方式，为有效提高生产效率，提高单位时间金属去除量，传统方式为增加背吃刀量、加大走刀量或是提高切削速度[1]，即增大切削工艺过程的“三要素”（ap、f、vc）。但针对难加工材质工件（如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、双相钢以及超级双相钢），由于机床刚性以及加工行业现有切削刀具的限制，以上方式在实际应用过程中效果并不理想[2]。结合公司现有工件情况，在端面加工过程实施双刀车削的工艺过程，可以较大的提高生产效率，同时可以有效的保证刀片使用寿命。

1 工件产品材质特性

我公司现主产品之一为核电站屏蔽电机主泵泵壳，其材质为ASME SA-351 CF8A，属铸造奥氏体不锈钢，其化学成分如表1所示。

表1 泵壳材料化学成分

其机械性能如表2所示。

表2 泵壳材料机械性能

其硬度值为：HBS230～HBS270。

2 双刀切削工艺过程

2.1 工件装夹

在该工件加工过程中，使用设备为武汉重型机床集团有限公司产数控立式车床C5263E×35/63，其为单刀架结构，工件装夹如图1所示。工件平放在机床回转工作台上，底部四卡爪以及中间部位四加高卡爪夹顶工件，调整工件使其回转轴线与机床回转工作台轴线重合，使用可调支撑（可调千斤顶）支撑工具出水口端。

图1 工件装夹示意图

2.2 刀具以及切削参数选择

根据工件材质、机械性能以及产品结构，以及我公司生产现场刀具实际使用情况，在进行该工件端面车削时选用刀片为SANDVIK公司SNMG190612-MR 2035，其刀片材质、表面涂层、断屑槽结构、角度结构均适用与该工件的车削过程，在生产现场工艺试验过程若单独的增大切削过程ap值或是fn值，刀片的使用寿命会大幅降低，同时机床横梁存在较大震动，对设备影响较大，考虑具体工况最终确定该工具端面加工切削参数为ap=6mm、fn=0.35mm/r、vc=56m/min，即进给f=2.8mm/min，转速S=8r/min，端面车削过程工作台正转（即逆时针旋转）。

2.3 双刀车削工艺过程实施

在屏蔽主泵泵壳端面加工过程，分别将两把车刀依此安装至立车滑枕端刀台两侧，根据选用的切削参数，使用对刀仪调整两车刀刀尖高度差△Z=6mm，同时测量两刀尖距离为△X=205mm，工件端面厚度为H=495mm。如图3所示，以左侧刀尖对刀定X/Z坐标点，工作台旋转S=8r/min，滑枕Z向移动定背吃刀量ap=6mm，滑枕X-向移动进行切削f=2.8mm/min。初始切削过程仅左侧车刀吃刀车削，右侧刀具空闲（如图3(a)所示），当X向移动△X=205mm后，右侧车刀也参与切削，双刀同时车削（图3(b)）。由于工件端面厚度H=495mm，两刀尖间距离为△X=205mm，左侧车刀刀尖超出端面后，已加工区域L1=290mm，大于右侧车刀未加工区域L2（L2=205mm），双刀抬刀以及退刀，重新进刀，进行下一刀车削加工（如图3(c)、图3(d)所示）。

图2 加工示意图

3 数控程序编制

我公司该数控立式车床数控系统为SIEMENS 802DSL，在核电站屏蔽电机主泵泵壳端面加工过程，其端面余量约90mm，端部外圆直径☒2260mm，内孔直径☒1270mm，各尺寸如图3所示，其加工过程数控程序[3]如下：

坐标点：左侧刀尖，工件上端面定Z=0，最大外圆定X=2260mm。

根据双刀车削理论分析以及实际加工工艺过程，在该工具端面加工过程，根据现有程序背吃刀量、进给量，若采用单刀车削其工时计算为：

单层切削时间：

车削总刀数：

端面车削总时间：

若采用双刀车削，共需车削14刀：

第一刀车削时间：

中间十二刀车削总时间：

最后一刀车削时间：

车削总时间：

即在该工件的加工过程，双刀车削为单刀车削效率的1.7倍。

图3 双刀车削原理示意图

4 结论

在特种材质或是难加工材质车削方面，切削参数调整到一定数值后很难再通过参数的提高以提高生产效率。而进一步选用双刀车削工艺方式，相较单刀加工方式，将进一步的提高生产效率，在实际生产过程中有重大意义。

[1] 王毅哲,张育国.普通卧式车床上的双刀切削[J].机械工程师,2007.(5)132-133.

[2] 何耿煌.难加工材料-不锈钢高效车削技术及其刀具研究[J].组合机床与自动化加工技术,2015.(11).25-29.

[3] 邹小飞.数控车床编程与操作[M].北京:机械工业出版社,2014.01.

Research on application of double-cutter turning on CNC vertical lathe

LI Han-wei, LING Peng-fei, ZHANG Zhen-xing, ZHAO Hui-bo

TH162

：A

1009-0134(2017)06-0060-03

2017-03-29

李汉伟（1982 -），男，山东临沂人，工程师，硕士研究生，主要从事机械设计制造及自动化方面的研究。