​數控車削加工工藝及分析

數控機床作為一（yī）種（zhǒng）高效率的設備，欲充分發揮其高性能、高（gāo）精度和高自動化的特點（diǎn），除（chú）了必須掌握機床（chuáng）的性能、特點及操作方法外，還應在編程前進行詳細（xì）的工藝分析和確定合理的加（jiā）工工藝，以（yǐ）得到最優的加工方案。

　　一、數控車削加工工藝的內容

　　數控車削加工工藝是采用數控車床加（jiā）工（gōng）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：

　　（一）選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（gōng）藝分析（xī）；

　　（三）工具、夾具的（de）選擇和調整（zhěng）設計；

　　（四）工序、工（gōng）步的設計；

　　（五）加工軌跡的計算和優化；

　　（六（liù））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（wèn）題的處理；

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

　　二、數（shù）控車削加工工藝分析（xī）

　　工藝分析是數控車削加工的前期工（gōng）藝（yì）準備工作。工藝製定得合理（lǐ）與否，對程（chéng）序的編製、機床（chuáng）的加工效率和零件的加工精度都（dōu）有重要影響。為了編製出一個合理的、實（shí）用的加工程序，要求編程者不僅要了解數控車床（chuáng）的工作原理、性能特點及結構。掌握編程語言及編程格式，還（hái）應熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用（yòng）量、正確地選用刀具（jù）和工件裝夾（jiá）方法。因此，應（yīng）遵循一般的（de）工藝原則並結合數（shù）控車床的特點，認真而詳細（xì）地進行數控車削加（jiā）工工藝分（fèn）析。其主要內容有：根據圖紙分析零（líng）件（jiàn）的加工要求及其合理性；確定工件在數控車床上的裝（zhuāng）夾方式；各（gè）表麵的加（jiā）工（gōng）順序、刀具的進給路線以及刀具、夾具和切（qiē）削用量的選擇等。

（一）零件圖分析

　　零件圖分（fèn）析是製定數控車削工藝的首要（yào）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（hé）技（jì）術（shù）要求分析。此外還應分析零件結構和加工要求的合理（lǐ）性，選擇工藝基準。

　　1．尺寸標注方法分析

　　零（líng）件圖上的（de）尺寸（cùn）標注方法應適應數（shù）控（kòng）車床的加工特點，以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方（fāng）法既（jì）便於編程，又有（yǒu）利於設（shè）計基準、工（gōng）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，以簡化編程計算。

　　2．輪廓（kuò）幾何要素（sù）分（fèn）析

　　在手工（gōng）編程時，要計（jì）算每個節點（diǎn）坐標。在自動編程時要對零件輪廓的所有（yǒu）幾何元素進行定義。因此在（zài）零件圖分析時，要（yào）分析幾何元素的給定條件是否充分。

　　3．精度和（hé）技術要求分析

　　對被加工零件（jiàn）的精度和技術（shù）進行分析，是零件工藝性（xìng）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（jī）礎上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切（qiē）削用量等。其主要內（nèi）容包括：分析精度及各項技術要求是否齊（qí）全、是否合理；分析本（běn）工序的數控車削加工精度（dù）能否達到圖紙要求，若達不到，允許采取其他（tā）加（jiā）工方式彌補時，應（yīng）給後續（xù）工序（xù）留有餘量；對圖紙上（shàng）有位置（zhì）精度要求的表麵，應保證在（zài）一次裝夾下完（wán）成；對表麵粗糙度要求較高（gāo）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（jiá）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（zhuāng）夾次（cì）數，以提（tí）高加工（gōng）效率、保（bǎo）證加工精度。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（yú）套類零件，則以內孔為定位基準（zhǔn）。數控車床（chuáng）夾具除了使用通用的（de）三爪自動定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動及氣（qì）動夾具外，還有多種通（tōng）用性較（jiào）好的專用夾具。實際操作時應（yīng）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（dāo）具材料相關外，還與（yǔ）刀具的直（zhí）徑有很大的關係（xì）。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形（xíng）狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直（zhí）徑是延長刀具壽命，提（tí）高生產率的有效措施。數控車削常用的刀具（jù）一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。

　　（1）尖形車刀。以直線形切削刃為特征的車刀（dāo）一般稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的主（zhǔ）、副切削刃構成，如外圓偏刀、端麵車刀等。這類車（chē）刀加工零件時，零（líng）件的（de）輪廓形狀主要由一（yī）個獨立的刀尖（jiān）或一條（tiáo）直線形主切削刃位移後得到。

　　（2）圓弧形車刀。除可車（chē）削內外圓表麵外，特別（bié）適宜於車削各（gè）種光滑連接（jiē）的成型麵。其特征為：構（gòu）成主切削刃（rèn）的刀（dāo）刃形狀為一圓度誤差或線輪廓誤差（chà）很（hěn）小的圓弧，該（gāi）圓弧刃的每一（yī）點都是圓弧形車刀的刀尖，因此刀位點不在（zài）圓弧上，而在該圓弧的（de）圓心上。

　　（3）成型車刀。即所加工零件的輪廓（kuò）形狀（zhuàng）完（wán）全由車刀刀刃的形（xíng）狀和尺寸決定。數控車削加工中，常用的（de）成型車刀有小半徑圓弧車（chē）刀、車（chē）槽刀和螺紋車刀等。為了減少換刀時間和（hé）方便對刀，便（biàn）於實現機械加工的標準化。數控車削加工中，應（yīng）盡量（liàng）采用（yòng）機夾可轉位式車刀。

（三）切削用量選擇

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

　　切削用量的選擇原（yuán）則，合（hé）理（lǐ）選用（yòng）切削用量對提高數控（kòng）車床的加（jiā）工質（zhì）量（liàng）至關重要。確定數控車床的切（qiē）削用量時一定要根據機床說明書中規定（dìng）的要求（qiú），以及刀具的耐用度去選擇（zé），也可結合實際經驗采（cǎi）用類比法來確定。一般（bān）的選擇原則是：粗車（chē）時（shí），首先考慮在（zài）機床剛度允許的情況下（xià）選（xuǎn）擇盡可能大（dà）的背吃刀（dāo）量ap；其次選擇較大的進給量f；最後再（zài）根據刀具允許的壽命確定一（yī）個合適的切削速（sù）度υ。增大（dà）背吃刀量可減少走刀（dāo）次數，提高（gāo）加工效率，增大進給量有利於斷屑。精車時，應著重考慮如何保證加工質量，並在此基礎上盡量提高加（jiā）工效率，因此宜選（xuǎn）用較小的背（bèi）吃刀量和進給量，盡可（kě）能地提高加工速度。主軸轉速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（huò）刀／具直（zhí）徑 mm)計（jì）算得出，也可以查表或（huò）根據實踐（jiàn）經驗確定。

（四）劃分（fèn）工序（xù）及擬定加（jiā）工順序

　　1．工序劃分的原則

　　在數（shù）控（kòng）車（chē）床上加工（gōng）零件，常用的工序的劃分原則有兩（liǎng）種。

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

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

　　（2）提高生產效率原則（zé）。為減少換刀（dāo）次數，節省換刀時間，提高生產（chǎn）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，同時應盡量減少空行程。

　　2．確定加工順序

　　製定加工順（shùn）序一般遵循下（xià）列原（yuán）則：

　　（1）先粗後精。按照粗車半精車精車的順序進行，逐步提高加工精度。

　　（2）先近後遠。離對刀（dāo）點近的部位先加（jiā）工，離對（duì）刀點遠的部位後加工，以便縮短刀（dāo）具（jù）移動（dòng）距離，減少空行程時間。此外（wài），先（xiān）近後遠車削還有利於保持坯件或半成品的剛性，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件，應先進行內外（wài）表麵的粗加（jiā）工，後進行內外表麵的精加工。

　　（4）基麵先行。用作精基準的表麵應優先（xiān）加工出來，定位基準的（de）表麵（miàn）越精確，裝夾誤差越小。