全面解析数控车削内孔技术

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一、内孔加工技术要求

1.内孔加工一般都要求具有较高的尺寸精度、较小的表面粗糙度和较高的几何精度，在车削安装套类零件时关键的是要保证位置精度要求。

2.内孔加工刀具回旋空间小，刀具进退刀方向与车外轮廓时有较大区别，编程时进退刀尺寸必要时需仔细计算。

3.内孔加工刀具由于受到孔径和孔深的限制刀杆细而长，刚性差，容易在加工中出现振动等现象，所以切削用量选择，特别是进给量和背吃刀量的选择较外轮廓时稍小。

4.内孔切削时切削液不易进入切削区域，切屑不易排出，切削温度可能会较高，镗深孔时可以采用工艺性退刀，以促进切屑排出。

5.内孔切削时切削区域不易观察，加工精度不易控制，大批量生产时测量次数需安排多一些。

二、内孔车削工艺与编程特点

在车削工艺上内孔加工要比外圆车削困难得多，具体体现在以下几个方面：

1.内孔一般不会太复杂，加工工艺常采用钻——粗镗——精镗，孔径较少时可采用手动方式或MDI方式“钻——铰”加工。

2.一般内孔采用G01或G71指令编程加工。

3.切削内孔时，进刀采用先进-Z方向，先进-X方向，退刀时先退少量+X方向，后退+Z方向，为防止干涉，退+X方向时退刀尺寸必要时需计算。

4.中空工件的刚性一般较差，装夹时应选好定位基准，控制好夹紧力的大小，以防止工件变形，保证加工精度。

5.工件精度较高时，按粗精加工交替进行内外轮廓切削，以保证形位精度。

6.换刀点的确定要考虑镗刀刀杆的方向和长度，以免换刀时刀具与工件、尾座（可能有钻头）发生干涉。

三、装刀与对刀

1.内孔车刀种类

根据内孔工艺要求的不同，加工方法较多，车削加工中常用的孔用刀具有中心钻、铰刀、内孔车刀等。下面主要介绍内孔车刀。根据加工情况的不同，内孔车刀分为通孔车刀和盲孔车刀两种。

（1）通孔车刀。为了减小径向切削抗力，防止车孔时振动，通孔车刀在刃磨时主偏角应取得大些，一般在60°-75°之间，副偏角一般为15°-30°。为防止内孔车刀后刀面和孔壁的摩擦又不使后角磨得太大，一般磨成两个后角。为了便于排屑，刃倾角取正值（前排屑）。

（2）盲孔车刀。盲孔车刀用来车削盲孔或台阶孔，它的主偏角大于90°，一般为92°-95°;后角的要求和通孔车刀一样，不同之处是盲孔车刀刀尖在刀杆的最前端，车平底孔的车刀刀尖到刀杆外端的距离应小于孔半径，否则无法车平孔的底面。为了便于排屑，刃倾角λ取负值（后排屑）。

（3）机夹可转为内孔车刀。数控车床所采用的可转位车刀，与通用车床相比一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的。但数控车床的加工工序是自动完成的，因此对可转位车刀的要求又高于通用车床所使用的刀具。

2.内孔车刀的安装

（1）内孔车刀刀尖应与工件中心等高或稍高。（2）内孔车刀刀柄伸出刀架不宜过长。（3）内孔车刀刀柄基本平行于工件轴线。（4）盲孔车刀装夹时，主刀刃应与孔底平成3°-5°，在车平面时要求横向有足够的退刀余量。

3.刀位点和对刀

刀位点是指在加工程序编制中用以表示刀具特征的点。内孔车刀的刀尖是刀位点。在执行加工程序前，需调整每把刀的刀位点，使其尽量与某一理想基准点重合，这一过程称为对刀。对刀的好与差，将直接影响到加工零件的尺寸精度。

四、车孔的关键技术

1.增加内孔车刀的刚性。（1）尽量增加刀杆的截面积。（2）尽可能缩短刀柄的伸出长度。（3）选用不同的刀杆材料。（4）精车内孔时，应保持刀刃锋利，否则容易产生让刀现象，把孔车成锥形。

2.控制切屑的排出方向。孔加工时，切屑如果不能顺利排出，则可能划伤已加工表面，严重时切屑会堵塞内孔使刀具损伤。解决排屑问题的办法主要是控制切屑流出方向。（1）精车通孔时可使切屑流向待加工表面（前排屑），应采用正刃倾角的内孔车刀;加工盲孔时，应采用负的刃倾角（后排屑），使切屑从孔口排出。

3.充分加注切削液。切削液有润滑、冷却、清洗、防锈等作用，孔加工（尤其是加工塑性材料）时应充分加注切削液，以减少工件的热变形，提高零件的表面质量。

4.孔加工时由于加工空间狭小，刀具刚性不足，所以刀具一般要比较锋利，且切削用量比外圆加工时要选得小些。

五、内孔车削的数控编程

1.G90单一固定循环指令加工内孔。在FANUC0I数控车床系统中，G90指令为单一固定循环中的内、外圆粗车循环，G90指令加工内圆时应特别注意的是其循环起点的设置：车削内圆时G90循环起点的X坐标应小于切削内圆的直径值，否则系统就会按外圆加工的形式进行加工。

指令格式为：

G00 X__ Z__;（定位到循环起点）

G90 X（U）__ Z（W）__ F__;

说明：

1）X（U）、Z（W）：循环切削终点坐标，其中X、Z为绝对坐标值，U、W为终点相对循环起点的增量坐标;

2）F：切削速度;

3）G90循环起点应制定在工件被加工面之外，特别注意循环起点的X坐标应小于切削内圆的直径，但不能过小，否则退刀时刀体的另一侧面会与内圆表面发生碰撞。

4）该循环指令的走刀轨迹为一矩形，当进行内孔的循环车削加工时，从循环起点开始，X轴快速定位至循环终点的X坐标，然后Z轴以设定的F值进行车削加工至循环终点的Z坐标处，再X轴以进给速度退刀至循环起点的X坐标处，最后Z轴快速返回循环起点，第一次的粗车循环结束。如此进行分层粗车加工，例：

.........

G00 X15 Z5;

G90 X18 Z-25 F150;

X22;

X26;

X29.5;

G01 X29 Z0;

G01 X30 W-1;

G01 Z-25 F100;

G00 X20;

G00 Z5;

.........

2.内、外圆粗车复合循环指令G71加工内孔。单一固定循环仅适用于一些轮廓简单的内、外圆柱面零件的程序编制，当加工轮廓复杂时，可以用G71复合循环指令进行编程。

在FANUC 0I数控车床系统中，G71粗车复合循环除了用于外圆加工，同样可用于加工内圆轮廓。

指令格式为：

G00 X__ Z__;（循环起点）

G71 U__ R__;

G71 P__ Q__ U__ W__ F__ S__ T__。

说明：

（1）G71指令中加工内圆轮廓各参数的含义与加工外圆时相同，需注意的是内圆加工时第二个G71程序段中的精加工余量U应取负值。例：

........

G00 X15 Z5;

G71 U2.5 R1;

G71 P10 Q20 U-0.5 W0.2 F150;

N10 .......

.........

N20 .......

（2）內圆加工时，G71指令循环起点X坐标值一定要小于毛坯孔的X直径。

（3）循环起点位置设定要适当，其X坐标值不宜过小，以免退刀时刀具与孔壁的另一侧发生碰撞，一般小于毛坯孔直径0.5～1mm即可。

3.以上两种指令代码均可进行内孔的数控车削编程及加工，但前者仅在车削一些简单轮廓的内圆柱面时编程比较简单，而后者虽可对一些形状相对复杂的内腔进行编程加工，但也有其局限的地方：G71指令仅可对单调递增或单调递减的零件轮廓进行编程及加工，而对于凹形轮廓则不能进行程序的编制。