數控（kòng）車床上的多邊形車削

銑削（xuē）不是加工多（duō）邊（biān）形零件的唯一方法。在數控車床上也可以切割多邊形，效率可以比銑削高出幾倍甚至幾十倍。但用這種方法加工多邊形零（líng）件時，數控車床必須配有兩個(或兩個以上)回轉車刀（dāo），數（shù）控係統（tǒng）也要有相（xiàng）應的特殊（shū）功能。基（jī）於此，本文介紹了多邊（biān）形車削的（de）原理及其在

fanuc數控車床(CNC)和SINUMERIK數控係統的實現（xiàn）方法。

關鍵詞:多邊形；車床；數控；旋轉車刀；刀軸；主軸（zhóu）

多邊形隨處可見，比如連接操作手柄的（de）方杠、六角螺母、六角頭螺（luó）釘和螺栓。因為多（duō）邊形（xíng）銑削是銑床的（de）典型功能，所以銑削是人們（men）加工多邊形零件的常用加工方法。數控車床上除了銑削（xuē），還可以切削多邊形零件，效率可以比銑削高出幾倍（bèi）甚至幾十倍。

1、多邊形（xíng）車削的原理

眾（zhòng）所周知，車削時，工件高速旋轉，車刀沿軸向進給切削，會使工件（jiàn）形成圓柱麵（miàn）。然而，如果車刀根（gēn）據需要與工件（jiàn）同時旋轉，則可以形成刀具尖端相對於工件的多（duō）邊形軌跡（jì）。這種方法與刀具在工件表麵（miàn）旋轉時（shí）的銑削有本（běn）質區別（bié），進給運動產生的是平麵或其他輪廓麵（miàn），所以仍屬（shǔ）於車削的範疇，即多邊形車削。

如圖1所示，A為工件回轉中心(主軸中心（xīn）)與刀具(車刀)回轉中心(回轉（zhuǎn）刀盤（pán）中心)的距離，B為刀具的回轉半徑；將工件和刀具的旋轉角（jiǎo）速度分（fèn）別設定為α和β；以工件中（zhōng）心為X-Y笛卡爾坐標係的坐標原點，刀盤中心和刀尖的初始位置分別為P0(A，0)和Pt0(A-B，0)。為了計算（suàn）方便，主運動(即工（gōng）件（jiàn）的旋轉運動)等價於刀（dāo）架繞工件中心（xīn）反方向（xiàng）旋（xuán）轉，車刀的運動是自身繞刀盤中心旋轉和刀具繞工（gōng）件中心旋轉的複合運動。任何時間t後的（de）刀尖位置

Pt為(Xt，Yt)，如圖2所示，可以用公式(1)和(2)表示:

當然，這些多邊形的邊並不是嚴（yán）格（gé）意義上（shàng）的直線，但是如果A和B足夠（gòu）接近，也就是（shì）A+B和（hé）A-B之差足夠大，那（nà）麽由此產生的形狀誤差可以忽略不計，一般取A ≤ 1.5B

2.多邊形車床的結構（gòu）

根據前麵提到的多邊形車削原理，在普通車床的小支撐板上，除了常用的方形刀架外，還在主軸軸線（xiàn）的另一（yī）側(即後（hòu）置)安裝一個軸線（xiàn）與主（zhǔ）軸平行的旋轉軸箱，車削刀盤安裝在箱外靠近主軸的軸端，即刀盤軸（zhóu）和刀盤軸箱。刀軸由主軸箱和刀軸箱（xiāng）中的齒輪驅動。改變掛輪可以實現主軸和刀軸之間不同（tóng）傳動比的傳動，如1:2或1:3等。通（tōng）過使用對稱安裝有不同數量的車刀（dāo）(例如2個或3個)的刀頭，可以車削具有4條邊和6條（tiáo）邊的多邊形（xíng）。因此，多邊形車床的結構是在普通車床的基礎上增加刀（dāo）盤軸箱及其傳動係（xì）統。顯然，這種傳動（dòng）結構非常複雜，設計製造（zào）多邊形車床並不容易。

由於數控多邊形車床不需要主軸和刀盤軸之間的機械傳動（dòng）鏈，數控（kòng）車床可以（yǐ）很好的解決這個問題。因此，數控技術的應（yīng）用，基本解決了（le）數控多邊形（xíng）車（chē）床的機械傳動困難，但在實際（jì）加工中，數控係統要有（yǒu）相應的功能，同時（shí）刀盤軸要配置（zhì）成回轉伺服軸(FANUC 0I數（shù）控係統（tǒng）)或（huò）第二主軸（zhóu）(SINUMERIK數控係統)。為了使刀盤軸（zhóu）與主軸的轉（zhuǎn）速比同步，需要在主（zhǔ）軸上安（ān）裝（zhuāng）位置編碼器，為刀盤軸提供實時動態同步信（xìn）號。另外，相應的參數要設置正確，使用時（shí）程序要正確。典型數控多邊形車床的主軸、刀盤軸和旋轉刀架之間的結構布局如圖4所示。

3.多邊（biān）形車削的設置和編程

在（zài）Fanuc係列（liè）數控係統中，當刀盤軸配（pèi）置為伺服軸時，應先（xiān）設置為旋轉軸，其主要參數如表1所（suǒ）示。

此外，參數7610必須設（shè）置為旋轉軸的控（kòng）製軸號，以確（què）定該（gāi）軸是多邊形（xíng）車削中的刀頭軸。正確（què）設置參數（shù）後，可以按照以下編程(前提是選項功（gōng）能有效)車削所（suǒ）需多邊形:G00 X30.0 Z2.0 S1000 M03(快（kuài）進到工（gōng）步起點同時啟動（dòng）主（zhǔ）軸，工件轉速1000/rmin-1)g 51.2 P1 q 2；(啟動刀盤旋轉，刀盤轉速為2 000轉/分鍾。

2此處車刀)G01 X20.0 F1.0(x軸切割:切刀)Z-30.0；(Z軸進給:進（jìn）給)G00 X30.0(x軸退刀)G50.2(停止刀盤旋轉)M05(停止主軸)該程序可以車削（xuē）長度為30 mm、截麵邊長為20 mm的方棱柱，G51.2 P1 Qn(例中（zhōng）n=2)是多邊形車削功（gōng）能開始指（zhǐ）令（lìng），可以使（shǐ）工件(主軸)和車刀(刀盤軸（zhóu）)的旋轉在任意時刻嚴格保持1:n的速比，G50.2是功能結束指令。

在SINUMERIK係（xì）列（liè）係統中（zhōng），多邊形車削（xuē）是通過主軸同步實（shí）現的，因此必須將（jiāng）刀盤軸設（shè）置為第二主軸，即（jí）其軸參數MD 35000 $ ma _ spind _ assign _ to _ machax必須設置為2。編程時使用指令COUPDEF(S2，S1，n.0，1.0)，其中（zhōng）(n=2，3，...，n)定義了S1(主軸)和S2(刀盤軸)的同步關係，速比為1:n，COUPDEL(S2，S1)未定義；開始指令是優惠券（quàn）(S1 S2)，結束（shù）指令是COUPO(S1 S2)。其他程序如啟動、切入、進給和退出與上述FANUC程序相同。

4.結論。

多（duō）邊形零件的質量取決於係統的質量、刀盤軸的伺服（fú）響應特（tè）性、反饋原件(主軸位置編碼（mǎ）器)的性能以及伺服（fú）電機和刀盤軸之間的傳動裝置(聯軸器)的質量。現在多邊形車床的設計（jì）和製造已經非常簡化，可以通過編程實現多邊形車削的數量和尺寸，使（shǐ）得（dé）多邊形車削更加方便靈（líng）活。除FANUC和SINUMERIK係統外，西班牙的FAGOR、台灣省的SYNTEC和國內的一些數控係（xì）統都可以實現多邊形車削。但無（wú）論是哪種係統，都（dōu）需要正確設置和編程。因此，相關人員應重點關注數控係統的編程，以確保加工出的零件符合要求。