數控車削加工工藝及分析

數控機（jī）床（chuáng）作為一種高（gāo）效率的設備，欲充分發揮其高性能、高精度和高自（zì）動化的特點，除了必須掌握機床的性能、特點及操作（zuò）方法外（wài），還應在編程前進行（háng）詳細（xì）的工藝分析和確定合（hé）理的加工工（gōng）藝，以得到（dào）最優的加工方（fāng）案（àn）。

一、數控車削加工工藝的內容

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

（一）選擇並確定零件的數控車削（xuē）加（jiā）工內容；

（二）對零件圖紙（zhǐ）進（jìn）行數控車削（xuē）加（jiā）工工藝分（fèn）析；

（三）工具、夾具的選擇和調整設計；

（四）工序、工步的設計；

（五）加工軌跡的計算和優化；

（六）數控車削加（jiā）工程（chéng）序的編寫、校驗（yàn）與修改；

（七）首（shǒu）件試加工與現場問題的處理；

（八）編製數控加工工藝技術（shù）文（wén）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、數控（kòng）車削（xuē）加工工藝（yì）分析

工藝分析是數控車削加工（gōng）的前期工藝準備工作。工藝製定得（dé）合理與否，對程序的編製、機（jī）床的加工效率和零件的加工精（jīng）度（dù）都有（yǒu）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（shù）控車床的工作原理、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，確定合理的（de）切削用量、正確地選（xuǎn）用（yòng）刀具和工件裝（zhuāng）夾（jiá）方法。因此，應遵（zūn）循一般的工藝（yì）原則（zé）並結合數（shù）控（kòng）車床的特點，認（rèn）真而詳細地進行數控車削加工工（gōng）藝分析。其主要內容有（yǒu）：根據（jù）圖紙分析零件的加工要求及其（qí）合（hé）理性；確定工件在（zài）數控車（chē）床上的裝夾方式；各（gè）表麵的加工順序、刀具的進給路線以及刀具、夾具和（hé）切削用量的選（xuǎn）擇等。

（一（yī））零（líng）件圖分析

零件圖分析是製定數控車（chē）削工藝的（de）首要任務。主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求分析。此（cǐ）外還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（zhù）方法分析

零件圖上的尺寸標注方法應適應數控車（chē）床的加工特點，以同一基準（zhǔn）標注尺寸或（huò）直接給出坐標尺寸。這（zhè）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。如果零件圖上各方向的尺寸沒有（yǒu）統一的設計（jì）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（jì）算轉化（huà）各尺寸，以簡化編程（chéng）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。在自動編程時要對零（líng）件輪廓的所有幾何元素進行定義。因此在零件圖分析時（shí），要分析幾何元素的給（gěi）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，是零件工藝性分析的（de）重要內容，隻有在分析零件尺寸精（jīng）度和表麵粗糙度的基礎上，才能正確（què）合理地選擇加工方（fāng）法（fǎ）、裝夾方（fāng）式、刀具及切削用量等。其主要內容包括（kuò）：分析（xī）精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（dá）到圖紙要求，若達不到，允許采取其他加工方式彌補時，應給後續工（gōng）序留有（yǒu）餘量；對（duì）圖（tú）紙上有位置（zhì）精度要求的表麵，應保證在一次裝夾下完成；對表麵粗糙度要（yào）求較（jiào）高的表麵，應采用恒線速度切削（注意：在車削（xuē）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（zhōng）盡可能做到一次（cì）裝夾後能加工出全部或大部分代加工表麵，盡量減少裝夾次數（shù），以提（tí）高加（jiā）工效率、保證（zhèng）加工精度。對於軸類零件，通常以零（líng）件自身的外圓柱麵作定位基準；對於套類零件，則以內孔為定位基準。數控車床夾具除了（le）使用通用的三爪（zhǎo）自（zì）動定心卡盤（pán）、四爪卡盤（pán）、液壓、電動及氣動夾具外，還有多種通用性較好的專（zhuān）用夾具。實際操作時應合理選擇。金屬加工（gōng）微信（xìn），內容（róng）不錯，值得關注。

2．刀具（jù）選擇（zé）

刀具的使用壽命除與刀具材料相關外，還與刀具的直徑有很大的關係。刀具直徑越大，能承（chéng）受的切削（xuē）用量也越大。所以在零件形狀允許的情況（kuàng）下，采用（yòng）盡可能大的（de）刀具直徑（jìng）是延長刀具壽命，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、圓弧形車刀和成型車刀（dāo）。

（1）尖形車刀。以直線形（xíng）切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的（de）主、副切削刃構（gòu）成（chéng），如（rú）外圓偏刀、端麵（miàn）車刀等。這類車刀加工零件時，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（xuē）刃位（wèi）移後得（dé）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（gè）種光滑連（lián）接的成型麵。其特征為（wéi）：構成主切削刃的刀刃形狀為（wéi）一（yī）圓度（dù）誤差或線輪廓誤差很小的圓弧，該圓弧刃的每一點都（dōu）是圓弧（hú）形車刀的（de）刀尖，因此刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。

（3）成型（xíng）車刀（dāo）。即所加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定（dìng）。數控車削加工中，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（shǎo）換（huàn）刀時間和方便對刀（dāo），便於（yú）實現機械加工的標準化。數控車削加工（gōng）中（zhōng），應盡量采用（yòng）機（jī）夾可轉位式車刀。

（三）切削用量選擇（zé）

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

切削用量的選擇原則，合理選用切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（chuáng）的切削用量時一定要（yào）根據機床說明書中規定的要求，以及刀具的耐用度（dù）去選擇，也（yě）可結（jié）合實際經驗采（cǎi）用類比法來（lái）確定。一般的選擇原則是（shì）：粗車時，首先考慮在機床剛（gāng）度允許的情（qíng）況下選（xuǎn）擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進給量f；最後再根（gēn）據刀具允許的（de）壽命確定一個合適的切（qiē）削速（sù）度υ。增大背吃刀量可減少走刀次（cì）數，提高加工效率，增大（dà）進給量（liàng）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（jī）礎上盡量提（tí）高加工效率，因此宜選用較小的背吃（chī）刀量和進給量，盡可能地提高加工（gōng）速度。主軸轉速S(r/min)可根據切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000／πD(D為工件或刀／具直徑 mm)計算得出，也可以查（chá）表或根據實踐經驗確（què）定。

（四）劃分工序及擬定加工順序（xù）

1．工序劃分的原則

在數控車床（chuáng）上加（jiā）工（gōng）零件，常（cháng）用（yòng）的工序的劃分原則有兩（liǎng）種。

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

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

（2）提高生產（chǎn）效率原則。為減少換刀次數，節省（shěng）換刀時間，提高生產效率，應將需要（yào）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其他部位，同時應盡量減少空行程。

2．確定加工順序

製定加工順序一般遵循下列原則：

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

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

（3）內外交叉。對既有內表麵又有外表麵需加工的零（líng）件，應先進行內外表麵的粗加工，後進行內外（wài）表麵的精加工。

（4）基麵先行。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（jīng）確，裝夾誤差越（yuè）小。