​數控車削加工工藝及分析

數（shù）控機床作為一種高效率的設備，欲充（chōng）分發揮其高（gāo）性能、高精度和高（gāo）自動（dòng）化的特點，除了必須掌握機床的（de）性能、特點及操作方法外，還應在編（biān）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、數控車削加工（gōng）工藝的內容

數控車削加工工藝是采用數（shù）控（kòng）車床（chuáng）加工零件時所運用的方法（fǎ）和技術手段的總和。其主要內容包括以下幾個方麵：

（一）選（xuǎn）擇並確定零件的數控車削加工內容；

（二）對零件圖紙進行數控車削加工工藝分析；

（三）工具、夾具的選擇和（hé）調整設計；

（四）工序（xù）、工步（bù）的設計；

（五）加工軌跡的計（jì）算和優化；

（六）數控車削加工程序的編寫、校驗（yàn）與修改（gǎi）；

（七）首件試加工與現場問題的處理；

（八）編製數控加工工藝技（jì）術文件；總之，數控（kòng）加工工藝內容較多，有些與（yǔ）普通機床加工相似。

二、數（shù）控車削加工工藝分（fèn）析

工藝分析是數控車削加工的前期工（gōng）藝準備工作。工藝製定得合（hé）理與（yǔ）否，對程序的編製、機床的加工效率和零（líng）件的（de）加工精度都有重要影響。為了編製（zhì）出一個（gè）合理的、實用的加工程序，要求編程者不僅要了（le）解數控車（chē）床的工作原理、性能（néng）特點及結構。掌握編程語言及編程格式，還應熟（shú）練掌握工（gōng）件加工工藝（yì），確定合理的切削用量、正確地選用（yòng）刀具和工（gōng）件裝夾方法。因此，應遵循一般的工藝原則並結合（hé）數控車床的特點，認真而詳細地進行數控車（chē）削加工工藝分析。其主要內（nèi）容有：根據圖紙分析零件（jiàn）的加工要求及其合理性；確（què）定工件在數控車床上的裝（zhuāng）夾方式；各表麵（miàn）的加工順序、刀（dāo）具的進給路線以及刀具、夾具和切削用（yòng）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（háng）尺寸標注方法分析、輪廓幾何要素分（fèn）析以及精度和技術要求分析。此外還應分析零件結構和加工（gōng）要求的合理性，選擇工藝基準。

1．尺寸標注方法分析

零件圖上的尺寸（cùn）標注方法應適應數控車床的加工特點，以同一基準標注尺寸或直（zhí）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（jī）準和（hé）編（biān）程原點的統一。如果零件圖上各方向的尺寸沒有統一的設計基準，可考慮在不影（yǐng）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，以簡化編程（chéng）計算。

2．輪廓幾（jǐ）何（hé）要素分析

在手工編程時（shí），要計算每個節點坐標。在自動編（biān）程時要對零件輪廓的所有幾何元素進（jìn）行定義。因此在零件圖分析（xī）時，要分（fèn）析（xī）幾何元素的給定條（tiáo）件是否充分。

3．精度和技（jì）術要求（qiú）分析

對被加工零件的精度和技術進行（háng）分析，是零件工藝性分析的重要內容，隻有在分析零件尺寸精度（dù）和表麵粗糙度的基（jī）礎（chǔ）上（shàng），才（cái）能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用（yòng）量等。其主要內容（róng）包括：分析精度及（jí）各項技術要求是否齊全、是否（fǒu）合理；分析本工序的數控車削加工（gōng）精度能（néng）否達到圖紙要求，若達不到，允許采取其他加工方式（shì）彌（mí）補時，應給後續工序留有餘量；對圖（tú）紙上有位置精度要求的（de）表麵，應保證在一次裝夾下完成；對表麵粗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（sù）)。

（二）夾具和刀具的選擇

1．工件的裝夾與定位

數控車削加工中盡可能做到一次裝夾後能加工出全部或大部分代加工表麵，盡量減少裝夾（jiá）次數，以提高加工（gōng）效率（lǜ）、保證加工精度。對於軸（zhóu）類零件，通常以零件自（zì）身的外圓柱麵作定位（wèi）基準；對於套類零件，則以內孔為定位基準。數（shù）控車床夾具除了使用通用（yòng）的三爪自動定心卡盤（pán）、四爪（zhǎo）卡盤、液壓、電動及氣動（dòng）夾具外（wài），還有多種通用（yòng）性（xìng）較好的專用（yòng）夾（jiá）具。實際操作時應合理選擇。金屬加工微信，內容不錯，值得關注。

2．刀具選擇

刀具的使用壽命除與刀具材料相（xiàng）關外，還與刀具的（de）直徑有很大的關係。刀具直徑越大，能（néng）承（chéng）受的切削（xuē）用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可（kě）能大的刀具直徑是延長刀具壽（shòu）命，提高生產率的有效措施。數控車削常用的刀具一般分（fèn）為3類。即尖形車刀（dāo）、圓弧形車刀和成型（xíng）車刀。

（1）尖（jiān）形車刀。以直線形切（qiē）削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。其刀（dāo）尖由直線性的主、副切削刃構成，如外圓偏刀、端麵車刀等。這類車刀（dāo）加工零件時，零件的輪廓形狀主要由一個獨立（lì）的刀尖或一（yī）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（miàn）外，特別適宜於車削各種光（guāng）滑連接的成型麵（miàn）。其特征（zhēng）為：構成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓誤差（chà）很小的圓弧，該圓弧刃的每一點都是圓弧形車刀的刀尖（jiān），因此（cǐ）刀位點不在（zài）圓弧上，而在該圓弧的圓心上。

（3）成型車刀。即所加工零（líng）件的輪廓形狀完全（quán）由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數控車削加工中，常用的成型車刀（dāo）有（yǒu）小半徑圓弧（hú）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（yú）實現機械（xiè）加（jiā）工的標準化。數控車削加工中，應盡量采用機夾可轉位式車刀。

（三（sān））切削用量選擇

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

切削（xuē）用（yòng）量的選擇原則（zé），合理選用切削（xuē）用量對提高數控車（chē）床的加工質量至關重要（yào）。確定數控車（chē）床（chuáng）的切削用（yòng）量時一定要根據機床說明書中規（guī）定（dìng）的要求，以及刀具的（de）耐用度去選擇，也可結合實際經驗采用類（lèi）比法來（lái）確定。一（yī）般的選擇原則是：粗車時（shí），首先考（kǎo）慮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（gěi）量f；最後再根據刀具允許的壽命確定一個合適的（de）切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數，提高加工（gōng）效率，增大進給量有利於（yú）斷屑。精車時，應著重考慮如何保證加工（gōng）質量，並（bìng）在（zài）此基礎上盡量提高（gāo）加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進給（gěi）量，盡可能地提高加（jiā）工速度。主軸轉速S(r/min)可根據切（qiē）削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000／πD(D為（wéi）工件或刀（dāo）／具直徑 mm)計算得出，也可以查表或根據實（shí）踐經驗確（què）定。

（四（sì））劃分工序及（jí）擬定加工順（shùn）序

1．工序劃分的原則

在數控車床上加工零件，常用的（de）工序的劃分原則有兩種。

（1）保持精度原則。工序一般要求（qiú）盡可能地集中，粗、精加（jiā）工通常會在一次裝夾中全部完成。

為減少（shǎo）熱變形和切削力變（biàn）形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表麵粗糙度的影響，則應將粗（cū）、精加（jiā）工分開進行。

（2）提高生產（chǎn）效（xiào）率原（yuán）則。為（wéi）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的加工部位都完成後，再換另一把刀來加工其他部位（wèi），同時應盡量減少空行程。

2．確定加工順序

製定加（jiā）工順序一般遵循下（xià）列原則：

（1）先粗後精。按（àn）照粗車半精車精車的順序（xù）進行，逐步提高加工（gōng）精（jīng）度。

（2）先近後遠。離對刀點（diǎn）近的部位先加工，離對刀點遠的部位後加（jiā）工，以便縮短（duǎn）刀具移動（dòng）距離，減少空行（háng）程時間。此外，先近後遠車（chē）削還有利於保持坯件（jiàn）或（huò）半成（chéng）品的剛（gāng）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（miàn）需加工的零件，應先（xiān）進行內外表麵的粗加工，後進行內外表麵（miàn）的精加工。

（4）基麵先行（háng）。用作精基準的表麵應優先加工出來，定位基（jī）準的表麵越精確，裝夾誤差（chà）越小。