​數控車削加工工藝及分析

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

一（yī）、數控（kòng）車削加工工藝的內容

數控車削加工工藝是采（cǎi）用數控車床加工零件時所運用的方法和（hé）技術手段的總和。其主要內容包括以下幾個方麵：

（一）選擇並確定零件的數（shù）控車削加工內容（róng）；

（二）對零件圖紙進行數控（kòng）車削加工工藝分析；

（三）工具（jù）、夾（jiá）具的選擇和調整設計；

（四）工序、工步的設計；

（五）加工軌跡的（de）計算和優化；

（六）數控車削加工程序的編寫、校（xiào）驗與修改；

（七）首件試加工與現（xiàn）場問題的處理；

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

二、數控車削加工工藝分析

工藝分析是數（shù）控車削（xuē）加工的前期工藝準備工作。工（gōng）藝製定得（dé）合理與否，對程序的編製、機床的加工效率（lǜ）和零件的加工精度都有重要影響。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（chē）床的（de）工作原理、性能特點及結（jié）構。掌（zhǎng）握編程（chéng）語言及編（biān）程格式，還應熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用量、正確地（dì）選用（yòng）刀具和工件裝夾方法。因（yīn）此，應遵循一般的工藝原則並結合數控車床的特點，認真而詳（xiáng）細地進行數控車削加工工藝分析。其主要（yào）內容有：根據圖紙分（fèn）析零件的加工要求及其合理性；確定工件在數控車床上的裝夾方式；各（gè）表麵的（de）加工順序、刀具的進給路線以及刀具、夾具和切削用量的選擇等。

（一（yī））零件（jiàn）圖分（fèn）析

零件圖（tú）分析是製定數控（kòng）車削工藝的（de）首要任務。主要進行尺寸標注方法分析、輪（lún）廓幾何要素分析以（yǐ）及精度和技術要求分析。此外還應分析（xī）零件結構和加工要求的合理性，選擇工藝基（jī）準。

1．尺寸標注方法（fǎ）分（fèn）析

零件圖上的尺寸標注方法應適應數控車床的加工特點，以同一基準標（biāo）注（zhù）尺（chǐ）寸或直接（jiē）給出坐標尺寸。這種標注方法既便於編程，又（yòu）有利於設計基準、工藝基準、測量基準和編程原點的統一。如果零件圖上各方向的尺寸沒有統一的設計基準，可考慮在不影（yǐng）響零（líng）件精度的前提下選擇統一的工藝基準。計算轉化各尺寸，以簡化編程計算。

2．輪廓幾何要素（sù）分析

在手工編程時，要（yào）計算每（měi）個節（jiē）點坐標。在自動編程時（shí）要對零件輪廓的所有幾（jǐ）何元（yuán）素進行定義。因此在零件圖分析（xī）時，要分析幾何元素的給定（dìng）條件是否充分。

3．精度（dù）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（yì）性分析的重要內容，隻有在分析零件尺寸精度和表麵粗糙度的基礎上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾（jiá）方式、刀具及切削用量等。其主（zhǔ）要內容（róng）包括（kuò）：分析精度及各項技術要求是否齊全、是否合理；分析本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（cǎi）取其他加工方式彌補時，應給後續工序留有餘量；對圖紙上有位置精度要求的表麵，應保證在一次裝夾（jiá）下完成；對表麵（miàn）粗（cū）糙度要求較高的（de）表麵，應采用恒線速度切削（注意（yì）：在車削端麵時（shí），應限製主軸最高轉速（sù）)。

（二）夾具和刀具的選擇

1．工件的裝（zhuāng）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（fèn）代加工表麵（miàn），盡量減少裝夾次數，以提高加工效（xiào）率、保證（zhèng）加工精度。對於軸類零件，通常以零件自（zì）身的（de）外圓柱麵作定位基準；對於套類零件，則以內（nèi）孔為（wéi）定位基準（zhǔn）。數控車床夾具除了使用通用的三爪自動定（dìng）心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動及氣（qì）動夾具外，還有（yǒu）多種通用（yòng）性較好的專用夾具。實際操作時應（yīng）合理（lǐ）選擇。金屬加工微信，內容不錯，值得關注。

2．刀具選擇

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

（1）尖形車刀。以直線形切削刃為特征（zhēng）的（de）車刀一般稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的主、副切（qiē）削刃（rèn）構成，如外圓偏刀（dāo）、端麵車刀（dāo）等（děng）。這類車刀加工零件時，零件的輪廓形狀主要由一個獨（dú）立的刀尖或一條直線形主切削刃位移後得到。

（2）圓弧形（xíng）車刀。除可車削內外（wài）圓表麵外（wài），特別適宜於車削各種（zhǒng）光滑連接的成型麵。其特征為：構成主（zhǔ）切（qiē）削刃的刀刃形狀為一圓度誤差（chà）或線輪廓誤差很小的圓弧，該（gāi）圓弧刃的每一（yī）點都是圓弧形車刀的刀尖，因此刀位點不（bú）在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。

（3）成型車刀。即所加工零件（jiàn）的輪廓（kuò）形狀完全由（yóu）車刀刀刃的形狀和尺寸決（jué）定。數控車削加工（gōng）中，常用的（de）成型車刀有小半徑圓弧車刀（dāo）、車槽刀和（hé）螺紋車刀等。為了減少換刀時（shí）間（jiān）和方便對刀，便於實現機械加（jiā）工的標準（zhǔn）化。數（shù）控車削加工中，應盡量采用機夾可轉位式車刀。

（三）切削用量選擇

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

切削用量的選擇原則，合理選用（yòng）切削用量對提（tí）高數控車床的加工質量至關重要。確定數控車床的切（qiē）削用量時一定要（yào）根據機床說明書中規定的要求，以及刀（dāo）具的（de）耐用度去選擇，也可結合實際經驗采用類比（bǐ）法來確定。一般的選擇原則是：粗車時（shí），首（shǒu）先考慮在機床剛度允許的情況下（xià）選擇盡（jìn）可能大的（de）背吃刀（dāo）量ap；其次選（xuǎn）擇較大的進給（gěi）量f；最後再根據刀具允許的壽命確定（dìng）一（yī）個合適的切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數（shù），提高加工效率，增大進給量有利於斷屑。精（jīng）車時（shí），應著重考慮如何（hé）保證（zhèng）加工質量，並在此基礎上（shàng）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（tí）高加工速度。主（zhǔ）軸轉速（sù）S(r/min)可根（gēn）據切削速度（dù）υ(mm/min)由公式 S=υ1000／πD(D為工件或刀／具直（zhí）徑 mm)計（jì）算得出，也可以查表或根據實踐經（jīng）驗確定。

（四）劃分（fèn）工序及擬定加（jiā）工順序

1．工序劃（huá）分的原則

在數控（kòng）車床上加工零件，常用的（de）工序的劃分原則有兩種（zhǒng）。

（1）保（bǎo）持精（jīng）度原則。工序一般要求盡（jìn）可能地集中，粗（cū）、精加工通常會（huì）在一次裝（zhuāng）夾中全部（bù）完（wán）成。

為減少（shǎo）熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精（jīng）度和表麵粗糙（cāo）度（dù）的影響，則（zé）應將粗、精加工分開（kāi）進行。

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

2．確定加工順（shùn）序（xù）

製定加工順序一般遵循下列原則：

（1）先粗後精。按（àn）照粗車半精車（chē）精車的順序進行，逐（zhú）步提高加工精度。

（2）先近後遠。離（lí）對刀點近的部位先加（jiā）工，離對刀（dāo）點遠的部位後加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間（jiān）。此外，先近後遠（yuǎn）車削還有（yǒu）利於保（bǎo）持坯件（jiàn）或半成品的剛性，改善其切削條（tiáo）件。

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

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