​數控車削加工工藝及分析

數控（kòng）機床（chuáng）作為一種高效率的設備，欲充分發揮其高性能、高精度和高自動化的特點，除了必須掌握機床的性能、特點及操作方法外，還應在編程前進行詳細的（de）工藝分析和確定合理的（de）加工工（gōng）藝（yì），以得到（dào）最優的加工方案。

　　一、數控車（chē）削加工工藝的內容

　　數控車（chē）削加工工藝是采用數控車床加工零件時所運用（yòng）的方法和技術（shù）手段的總和。其主要內容（róng）包括（kuò）以下幾個方麵（miàn）：

　　（一）選擇並確定零件的數控車削加工（gōng）內容；

　　（二）對零件圖紙（zhǐ）進行數控車削加（jiā）工工藝分析；

　　（三）工具、夾具（jù）的選擇和調整設計；

　　（四）工序、工步的設計；

　　（五（wǔ））加工軌（guǐ）跡的計算和優化；

　　（六）數控車削加工程序的（de）編寫、校驗與修改；

　　（七（qī））首件試加工（gōng）與現場問題的處理；

　　（八）編（biān）製數控加工工藝技術（shù）文件；總之，數控加（jiā）工工藝內容較多，有些與普通機床加工相（xiàng）似。

　　二、數控車削加工工（gōng）藝分析

　　工藝分析是數控（kòng）車削加工的前期（qī）工藝準備工（gōng）作。工藝（yì）製定得（dé）合理與否，對程序的編製、機床的加工（gōng）效率和零（líng）件的加工精度都有重要影響。為了編製出一個（gè）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（yuán）理、性能特點及結構。掌握編程語（yǔ）言及編程格式，還應熟練掌握工件加工工藝，確定合理的（de）切（qiē）削用量、正確地選用刀具和工件裝夾方法（fǎ）。因此，應遵循一（yī）般的工藝原則並結合數控車床的特（tè）點，認真（zhēn）而詳細地進行數（shù）控車削加工工藝分（fèn）析。其主（zhǔ）要（yào）內容有：根據圖紙分析（xī）零件的加工（gōng）要求及其合理性；確（què）定工件在數控車床（chuáng）上的（de）裝夾方式；各表麵的加工順（shùn）序、刀具的進給路線以及刀具、夾具和切削用量的選（xuǎn）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（zhǔ）要進行尺寸標注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術要（yào）求分析。此外還應分析零（líng）件結構和加工（gōng）要求的合理性，選（xuǎn）擇工藝基（jī）準。

　　1．尺寸標（biāo）注方法分析

　　零件圖上的尺寸標注方法應適應數控車床的加工特點，以同一基（jī）準標注尺寸或直接給（gěi）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、測量基準和編程原點的統一。如果零件圖上（shàng）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（huà）各尺寸，以簡化編（biān）程計算。

　　2．輪廓幾何要素分析

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

　　3．精度和技術要求分析

　　對被加工零件的精度和技術進行分析，是零件工藝性（xìng）分（fèn）析的重要內容，隻有在分析零件尺寸（cùn）精度和表（biǎo）麵粗糙度的基礎上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具（jù）及切削用（yòng）量等。其主要內容包括：分析精（jīng）度及各項技術要求是否齊全、是否合理；分析本（běn）工序的數控車削加工精度能否達到圖紙要求，若達不到，允許采取其他加工方式彌補時（shí），應給後續工序（xù）留有餘量；對圖紙上有位置精度要求的表麵，應保證在一次裝夾下完成；對表麵（miàn）粗糙度要求（qiú）較高的表麵，應采用恒線速度切削（注（zhù）意：在車削（xuē）端麵時，應限製主（zhǔ）軸最高（gāo）轉速)。

（二）夾具（jù）和刀具的選（xuǎn）擇

　　1．工件的裝夾與定位（wèi）

　　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（bù）分代加工表麵，盡量減少裝夾次數，以（yǐ）提高加工效率、保證加工精度。對於軸類零件（jiàn），通常以零件（jiàn）自（zì）身的外圓柱麵作定（dìng）位基準；對於套類零件，則（zé）以（yǐ）內孔為（wéi）定位基準。數控車床夾具除了使用（yòng）通用的三（sān）爪自動定心卡盤、四爪卡（kǎ）盤、液壓、電動及（jí）氣動夾具外，還有多種通用（yòng）性較好的專用夾具。實際操作時應合理選擇。金屬（shǔ）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關（guān）外，還（hái）與刀具（jù）的直徑有很（hěn）大的關係。刀具直徑越大，能承受（shòu）的切削用量也越大。所以在零件（jiàn）形狀允許的情況下，采用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（cuò）施。數控車削常用的刀具一（yī）般分為3類。即（jí）尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。

　　（1）尖（jiān）形車刀。以（yǐ）直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形（xíng）車刀。其刀尖由（yóu）直線性的主、副（fù）切削刃構成，如外（wài）圓（yuán）偏刀（dāo）、端麵車刀等（děng）。這類車刀加工零件時（shí），零件的輪廓形狀主要由一個獨立的刀尖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，特別適宜於車削各種光（guāng）滑連接的成型麵。其特征為：構成主切削刃的刀刃形狀為一（yī）圓度誤差或線輪廓誤（wù）差很小的圓弧，該圓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（hú）上，而在該圓弧的（de）圓心上。

　　（3）成型車刀。即所加工零件的輪廓形狀完全由車（chē）刀刀刃的形狀和尺寸（cùn）決定。數控（kòng）車（chē）削加工中，常用的成型車刀有小半徑（jìng）圓弧車刀、車槽刀和螺紋車刀等。為了減少換刀時間和方便（biàn）對刀，便於實現機械加工的標準化。數控車削加工（gōng）中，應盡量（liàng）采用（yòng）機夾可轉位式車（chē）刀。

（三）切削（xuē）用量選擇

　　數（shù）控車削（xuē）加工中的切削用量包（bāo）括背吃刀量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（xuē）用量的選擇原則，合理選用切削（xuē）用量對提高數控車床的加工質量至（zhì）關重要。確定數控車床的切削用量時一定要根據機床說明書中規定的要（yào）求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結合實際經驗采用類比法來確定。一般的選擇原則是：粗車時，首先考慮在機床剛度允許的情況下選擇盡（jìn）可能大的（de）背吃（chī）刀量ap；其次選擇較大的進給量f；最後再（zài）根據刀（dāo）具允許的壽命確定一個合適的切削速度υ。增大背吃刀量（liàng）可減少走刀次數，提高加工效率，增大進給量有利於斷屑。精（jīng）車時，應著重考慮如何保證加工質量（liàng），並在此基礎上盡量提（tí）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（zhǔ）軸轉（zhuǎn）速S(r/min)可根（gēn）據切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000／πD(D為工件或刀／具直徑 mm)計（jì）算得出，也可以查表或根據實踐經驗確定（dìng）。

（四）劃分工序及擬定加工順序

　　1．工序劃分的（de）原則

　　在數控車床上加（jiā）工零件，常用（yòng）的工序的劃分原（yuán）則有兩種。

　　（1）保持（chí）精度原則（zé）。工序一般要求（qiú）盡可能（néng）地（dì）集中，粗、精加工通常（cháng）會在一（yī）次裝夾中（zhōng）全部完成。

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

　　（2）提高（gāo）生（shēng）產效率（lǜ）原（yuán）則（zé）。為減少換刀次數，節省換刀時間，提高生產效率，應將需要用同一（yī）把刀加工的加工部位都完成後，再（zài）換另一把刀（dāo）來加工其他部位，同時應盡量減少（shǎo）空行程。

　　2．確定加工順（shùn）序

　　製定加工順序（xù）一般遵循下列原則：

　　（1）先粗後精。按（àn）照粗（cū）車（chē）半精車精車（chē）的順序進行，逐步（bù）提高加工精度。

　　（2）先近後遠（yuǎn）。離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠（yuǎn）的（de）部位後加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。此外，先近後遠車削還（hái）有利（lì）於保持坯件或半成品的剛性，改善其切削（xuē）條件。

　　（3）內外交（jiāo）叉。對既有內表麵又有外表麵需加工的零件，應先進行內外表麵的粗加工，後進行內外表麵的精加工（gōng）。

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