​數控車削加工工藝及分析

數控機床作為一種高效（xiào）率的（de）設備，欲充分發揮（huī）其高性能、高精度和高自動化的特點（diǎn），除了必（bì）須掌握機床的性（xìng）能、特點及操作方法外，還應在編程前進（jìn）行（háng）詳細的工藝分析和確定（dìng）合理的加工工（gōng）藝，以得（dé）到最優（yōu）的加工方案。

一、數控車（chē）削加工工藝的內容

數控車削加工工藝是采用數控車床（chuáng）加工零件（jiàn）時所運用的方（fāng）法和技術手段的總和。其主（zhǔ）要內容包括以下幾個方麵：

（一）選擇並確定零件的數（shù）控車（chē）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（gōng）具、夾具的選擇和調（diào）整設計；

（四（sì））工（gōng）序、工步的設計；

（五）加工軌跡的計算和優化；

（六）數控車削加工程序的編寫、校（xiào）驗與修改；

（七）首件試加（jiā）工與現場問題的處理；

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

二、數控車削加工工藝分析

工藝分析是數控車削加工的前期工藝準備工作。工藝製定得合理與否，對程序（xù）的編製（zhì）、機床（chuáng）的加工效率和零件的加工精（jīng）度都有重要影響。為了編製出一個合理的、實用的加（jiā）工程（chéng）序，要求編（biān）程者不僅要了解數控車床的工作原理、性能特點及結構。掌（zhǎng）握編程語言及編程格式，還應熟（shú）練掌握工件加工工藝，確定（dìng）合（hé）理（lǐ）的切削用量（liàng）、正確地選用刀（dāo）具和工件裝夾方法。因此，應遵（zūn）循一般的工藝原則並（bìng）結合數控車床的特點，認真而詳細地進行數控車削加工工藝分析。其（qí）主要內容有：根據圖紙（zhǐ）分析零（líng）件的加工要求及其合理性；確定（dìng）工件在數（shù）控車（chē）床上的裝夾方式；各表麵的加工順序、刀具的進給路線以及刀具、夾具和切削用量的選（xuǎn）擇（zé）等。

（一）零件圖分析

零件圖分析是製（zhì）定數控車削（xuē）工（gōng）藝（yì）的首要任務。主（zhǔ）要進行尺（chǐ）寸標注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度（dù）和技術要求分（fèn）析。此外還應分析零件結構和加工要（yào）求的合理性，選擇工藝基準。

1．尺寸（cùn）標注方法分析

零件圖上的尺寸標注方法應適應數控車床的加工特點，以同一基準（zhǔn）標注（zhù）尺寸或直接給出（chū）坐標尺寸。這種標注方法既（jì）便（biàn）於編程，又（yòu）有利於設計基準、工藝基（jī）準、測量基（jī）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（jī）準，可考慮在不影響（xiǎng）零件精度的前提下選擇統一的（de）工藝基準。計算（suàn）轉化各（gè）尺寸，以簡化編程計算。

2．輪廓（kuò）幾何（hé）要素分析（xī）

在手（shǒu）工編程時，要計算每（měi）個節點坐標。在自動編程時要對零件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。

3．精度和技（jì）術要求分析

對被（bèi）加工零件的精度和技術進行分析，是零件工藝性分析的重要內容，隻有在分析零件尺寸精度和表麵粗糙度（dù）的基礎上，才能正確合理地選擇加工方（fāng）法、裝夾方式、刀具及切削用量等。其主（zhǔ）要內容包括：分析精度及各項技術要求是否齊全、是否合理；分析（xī）本工序的數控車削加工精度能否達（dá）到圖紙要求，若（ruò）達不到，允許采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（zhì）精度要求的表麵，應保證在一次（cì）裝夾下完成；對表麵粗糙度要求較高（gāo）的表麵，應采用恒線速度切削（xuē）（注意：在車（chē）削端麵時，應限製主軸最高轉速)。

（二）夾具和刀具的選擇

1．工件的裝夾（jiá）與（yǔ）定位

數控車削（xuē）加工中盡可能做到一（yī）次裝夾後能加工出全部或大部分代加工表麵，盡量減少裝夾次（cì）數，以提（tí）高加工效率、保（bǎo）證（zhèng）加工精度。對於軸類零（líng）件，通常以零件自身的外圓柱麵作定位（wèi）基準；對（duì）於（yú）套（tào）類零件，則以（yǐ）內孔為定位基準。數控車床夾具除了使用（yòng）通用的三爪自動定心卡盤、四爪卡盤、液壓（yā）、電動及氣動夾具外，還有多種通用性較好（hǎo）的專用夾（jiá）具（jù）。實際（jì）操作（zuò）時應合（hé）理選擇（zé）。金（jīn）屬加工微信，內容不錯，值得關注（zhù）。

2．刀具選（xuǎn）擇

刀具的使用壽命除（chú）與刀具材料相關外，還與刀具的（de）直徑有很大的關係。刀（dāo）具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零（líng）件形狀允許的情況下，采用（yòng）盡可（kě）能大的刀具直徑是延長刀具壽命，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（zhí）線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的主、副切削刃構成，如外圓偏刀、端麵車刀等。這類車刀加工零件（jiàn）時，零件的輪（lún）廓形狀主要由一個獨立的刀尖或一條直線形（xíng）主切削刃（rèn）位移後得到。

（2）圓弧形車刀。除可車削內外圓表（biǎo）麵外（wài），特別適宜（yí）於車削各種光滑連接的成型（xíng）麵。其特征為：構成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓誤差很（hěn）小的（de）圓弧，該圓弧刃（rèn）的每一點都是圓弧形車（chē）刀的刀尖，因此刀位點不在圓（yuán）弧上，而在該圓弧的（de）圓心（xīn）上。

（3）成型車刀。即所加工（gōng）零件的（de）輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數（shù）控車（chē）削加工中，常用的成型（xíng）車刀有小半徑圓弧車刀、車槽刀和螺紋（wén）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。數控車削加工中，應盡量采用機夾（jiá）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（liàng）f ）。

切削用（yòng）量的選擇原則，合理選用切削用量對提高數控（kòng）車床的加工質量至關重要。確定數控車（chē）床的切削用量時一（yī）定要根（gēn）據（jù）機床說明書中規定的要求，以及刀具的耐用度（dù）去選擇，也可結合實際（jì）經（jīng）驗采用類比法來確（què）定。一般（bān）的選（xuǎn）擇原則是：粗車時，首先（xiān）考慮（lǜ）在機床剛度允許的情況下選擇盡可（kě）能大的（de）背吃刀量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個合（hé）適的切削速度υ。增大背吃刀量（liàng）可減少走刀（dāo）次數，提高加工（gōng）效率，增大進給（gěi）量有利於（yú）斷屑。精車時，應著重考慮（lǜ）如何保證加工質量，並（bìng）在此基礎（chǔ）上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背（bèi）吃刀量（liàng）和進給量，盡可能地提高加工速度（dù）。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（huò）刀／具直徑 mm)計算得出，也可（kě）以查表或根據實踐經驗確定。

（四）劃（huá）分（fèn）工序及擬定加（jiā）工順序

1．工序劃分的原則

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

（1）保（bǎo）持精度原則。工序一般要求盡可能地集中，粗、精（jīng）加工通常（cháng）會在（zài）一次裝夾中全部（bù）完成。

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

（2）提（tí）高生產效率原則。為（wéi）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成後，再換另一把刀來加工其他部位，同時應盡（jìn）量減少空行程。

2．確定加工順（shùn）序

製定加工順序一般遵循下列（liè）原則：

（1）先粗後精。按（àn）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。離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位後加工，以（yǐ）便縮（suō）短刀（dāo）具移動距離，減少空行（háng）程時間。此（cǐ）外，先近（jìn）後遠車削還有利於保持坯件或半成品（pǐn）的剛性，改善其（qí）切削條件。

（3）內外交（jiāo）叉。對既有內表麵又有外表麵（miàn）需加工的（de）零件，應先進行內外表麵的粗（cū）加工，後（hòu）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加工出來，定位基準的表麵越精確，裝夾誤差越小。