數控車削加工工藝及分析

數控機（jī）床作為一種高效率的設備，欲充分發揮其高性能、高精度和（hé）高自動（dòng）化的特點，除了必須掌握機床的（de）性能、特點及（jí）操作方法外，還應（yīng）在編程前進行詳細的工藝分析和確定合理的（de）加工工藝，以得到最優的加工方案。

一、數控車（chē）削加工工藝的內容

數控車削加工（gōng）工藝是（shì）采用數控車床加工零件（jiàn）時所運用的方法和技術（shù）手（shǒu）段的總和。其主要內容包括以（yǐ）下幾個（gè）方麵：

（一（yī））選擇並確定零件的數控車削加工內（nèi）容；

（二）對零件圖紙進（jìn）行數控車削加工工藝分析；

（三）工具、夾具的選擇和調整設計（jì）；

（四）工序、工步的設計；

（五）加工軌跡的計算和優化；

（六）數控（kòng）車削加工程序的編寫、校（xiào）驗與修改；

（七）首件試加工與現場問題的處理；

（八）編製數控加（jiā）工工藝技術文件；總之，數控加工工藝內容較多，有些與普通機（jī）床加工相似。

二（èr）、數控車削加工工藝分析

工藝分析是數控車削加工的前期工藝準備工作。工（gōng）藝製定得合理與否，對程序的編製、機床的加工效率和（hé）零件的加工精度都有重（chóng）要影（yǐng）響。為了編製出一個合理的、實用的加工程序，要求編程者不僅要了解數控車床的工作原理（lǐ）、性能特點及結構。掌握編程語言及編程格式，還應熟練掌握工件加工工藝（yì），確定合理的切削用量、正確地選用刀（dāo）具和工件裝夾方法。因此，應遵循一般的工藝原則並結合數控（kòng）車床的特點，認真而詳細地（dì）進行數控車削加工工藝分析。其主要內容有：根據圖紙分析零件的加（jiā）工要求（qiú）及其合理性；確（què）定工件在（zài）數控車床上的（de）裝夾（jiá）方式；各表麵的加（jiā）工順序、刀具的（de）進給路線以及刀具、夾具（jù）和切削用量的選擇等。

（一）零件圖分析

零件圖分析是製定數控車削工藝的首要任務。主要進行尺寸（cùn）標注方法分析、輪廓（kuò）幾何要素分析以及精度和技術要求分析（xī）。此外（wài）還（hái）應分析零件結構和加工要求的合理性，選擇工藝基準。

1．尺寸標注方法分析

零件圖（tú）上的尺寸（cùn）標注方法應適應數控車床的加工（gōng）特點（diǎn），以同（tóng）一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便於編程，又有利於設計基準、工藝基準、測量基準和編（biān）程原點的統一。如果（guǒ）零件圖上各（gè）方向（xiàng）的尺（chǐ）寸沒有統一的設計基準，可考慮在不影響零件精度的前提下選擇統一的工藝基準。計算轉化各尺寸（cùn），以簡化編（biān）程計算（suàn）。

2．輪廓幾何要素分析

在手工編程時，要計算每個節點坐標（biāo）。在自動編程時要對（duì）零件（jiàn）輪廓的所有幾何元素（sù）進行定義。因此在零件（jiàn）圖分析時，要分析幾何元素的（de）給定條件是否充分（fèn）。

3．精度（dù）和技（jì）術要求分（fèn）析

對被加（jiā）工（gōng）零件的（de）精度和技（jì）術進行（háng）分析，是（shì）零件工藝性分析的重（chóng）要內容（róng），隻有在分（fèn）析零件尺寸精度和表麵粗糙度的基礎上（shàng），才能正確合理地選擇加工方法（fǎ）、裝夾方（fāng）式、刀具及切削用量等。其主要內容包括：分析精度及各項（xiàng）技術要求是否齊全、是否合理；分析本工（gōng）序的數（shù）控車削加工精度能否達到圖紙要求（qiú），若達不到，允許采取（qǔ）其他加工方式彌補時，應給後（hòu）續工（gōng）序留有（yǒu）餘量；對圖紙上有位置精度要求的表麵，應保證在一（yī）次裝夾下完成；對表麵粗（cū）糙度要求較高的表麵，應采用恒線速度切削（注意：在車削端麵時，應限製主軸最高轉速)。

（二）夾具和刀具的選擇

1．工件的裝夾與定位

數控車削（xuē）加工中盡可能做到一次裝夾後能加工出（chū）全部或大部分代加工表麵，盡量（liàng）減（jiǎn）少裝夾次數，以提高加工效率、保證加工精度。對於軸類零件，通常（cháng）以零件自身的外圓柱麵（miàn）作定（dìng）位基準；對於套類零件，則以內孔為定位基準。數控車床夾（jiá）具除了使（shǐ）用通用（yòng）的三爪自動定（dìng）心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動及氣動夾具外，還有多種（zhǒng）通（tōng）用性較好的專用夾具。實際操作時應合理選擇。金屬加工微（wēi）信，內（nèi）容不錯，值得關注。

2．刀（dāo）具（jù）選擇

刀具的使用（yòng）壽命除與（yǔ）刀具材料相關外，還與刀（dāo）具（jù）的直徑有很大的關係。刀具直徑越大，能承受的（de）切削用量也越大。所以在零件形（xíng）狀（zhuàng）允許的情況下，采用（yòng）盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命，提高生產率的有效措施（shī）。數控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車（chē）刀、圓弧形車刀和成（chéng）型車刀。

（1）尖形車刀。以（yǐ）直線形（xíng）切削刃為特征的（de）車刀一般（bān）稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的主（zhǔ）、副切削刃構成，如外圓偏刀、端麵車（chē）刀（dāo）等。這類車刀加工零（líng）件時（shí），零件的輪廓形狀主要由一個獨立的刀尖（jiān）或一條直線形主切削刃位移後得到。

（2）圓弧形車刀。除可車削內外圓表麵外，特別（bié）適（shì）宜於（yú）車削各種光滑連接的成型麵。其特征為：構成主（zhǔ）切削刃的刀刃形狀為（wéi）一圓度誤差或（huò）線（xiàn）輪廓誤差很小的圓弧，該圓（yuán）弧刃的每一點都是圓弧（hú）形車刀的刀尖，因此刀位點不在圓弧上，而在該（gāi）圓弧的圓心上。

（3）成型車刀。即所加（jiā）工（gōng）零件的輪廓形（xíng）狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸（cùn）決定。數控車削加工中，常用的成型（xíng）車刀有小半徑圓弧車刀、車槽刀和螺紋車刀等。為了減少換刀時間和方便對刀，便於實現（xiàn）機械加工的標準化。數控車削加工中，應盡量采用機夾可轉位式車（chē）刀。

（三）切（qiē）削用量選擇

數控車削加工中的切削用量包括背吃（chī）刀量ap、主軸轉速S（或切削速度υ）及進給速（sù）度F（或進給量f ）。

切削用量的選擇原則（zé），合理選用切（qiē）削用量對提高數控車床的加工質量至關重要。確定數控車床的切削用量（liàng）時一定要根據機床說明書（shū）中規定的要求，以及刀具的耐用度（dù）去選（xuǎn）擇，也可結合實際經驗采用類比法來確定。一般的選擇原則（zé）是：粗車時，首先考慮（lǜ）在機床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進給量f；最（zuì）後再根據刀具（jù）允許（xǔ）的壽命確定一個合（hé）適的切削速度υ。增（zēng）大背吃刀（dāo）量可減少走刀次數，提高加工效率，增大進給量有利於斷屑。精車時（shí），應著重考慮如何保證加工質量，並在此基礎上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進給量，盡可能地提高加工速度。主軸轉速S(r/min)可根據切削速（sù）度υ(mm/min)由公式 S=υ1000／πD(D為工件或刀／具直徑 mm)計算得出，也可以（yǐ）查表或根據實踐經驗確定。

（四）劃分工序及（jí）擬定加工順序

1．工序劃分的原則

在數控車床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。

（1）保持精度原則。工序一般要求盡（jìn）可能地集中，粗、精（jīng）加工通常會在一次裝夾中全（quán）部完成。

為減少熱變形和切削（xuē）力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和（hé）表麵粗糙度的影響，則（zé）應將粗、精加工分開進行。

（2）提高生產效率原則。為減少換刀次（cì）數，節省換刀時間，提高生產效率，應將需要用同一把刀加工（gōng）的加工部位都完成後（hòu），再換另一把刀來加工其他部位，同時應盡量減少空行（háng）程。

2．確定加工順序

製定（dìng）加工順序一（yī）般遵循下列原則：

（1）先粗後精。按照粗車半精車精（jīng）車的順序進行，逐步提高加工精度。

（2）先近後遠。離（lí）對刀點近的部位先加工，離（lí）對刀點遠的（de）部位後加工，以便（biàn）縮短刀具移動距離，減少空行程時（shí）間。此外，先近（jìn）後遠車削（xuē）還有利於保持坯件或（huò）半成品的剛性，改善其切削條件。

（3）內外交叉。對既有內表麵（miàn）又有外表麵需加（jiā）工的零件，應先進行內外表麵（miàn）的（de）粗加工，後進行（háng）內外表麵（miàn）的精（jīng）加工。

（4）基麵先行。用作精基準的表麵（miàn）應優先加工出來，定位基準（zhǔn）的表（biǎo）麵越精確，裝（zhuāng）夾誤差越小。