周　鵬

[摘 要]數(shù)控機(jī)床的加工工藝與普通機(jī)床的加工藝雖有諸多相同之處，但也有許多不同之處。為此，分析了數(shù)控車(chē)削的加工工藝。

[關(guān)鍵詞]數(shù)控車(chē)床 車(chē)削加工工藝 工藝分析 車(chē)削

一、數(shù)控車(chē)削加工工藝的內(nèi)容

數(shù)控車(chē)削加工工藝是采用數(shù)控車(chē)床加工零件時(shí)所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段的總和。其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

（一）選擇并確定零件的數(shù)控車(chē)削加工內(nèi)容；（二）對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車(chē)削加工工藝分析；（三）工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)；（四）工序、工步的設(shè)計(jì)；（五）加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化；（六）數(shù)控車(chē)削加工程序的編寫(xiě)、校驗(yàn)與修改；（七）首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的處理；（八）編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件；總之，數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多，有些與普通機(jī)床加工相似。

二、數(shù)控車(chē)削加工工藝分析

工藝分析是數(shù)控車(chē)削加工的前期工藝準(zhǔn)備工作。工藝制定得合理與否，對(duì)程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。為了編制出一個(gè)合理的、實(shí)用的加工程序，要求編程者不僅要了解數(shù)控車(chē)床的工作原理、性能特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)。掌握編程語(yǔ)言及編程格式，還應(yīng)熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用量、正確地選用刀具和工件裝夾方法。因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn)，認(rèn)真而詳細(xì)地進(jìn)行數(shù)控車(chē)削加工工藝分析。其主要內(nèi)容有：根據(jù)圖紙分析零件的加工要求及其合理性；確定工件在數(shù)控車(chē)床上的裝夾方式；各表面的加工順序、刀具的進(jìn)給路線(xiàn)以及刀具、夾具和切削用量的選擇等。

（一）零件圖分析

零件圖分析是制定數(shù)控車(chē)削工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性，選擇工藝基準(zhǔn)。

1．尺寸標(biāo)注方法分析

零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車(chē)床的加工特點(diǎn)，以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。如果零件圖上各方向的尺寸沒(méi)有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，可考慮在不影響零件精度的前提下選擇統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)。計(jì)算轉(zhuǎn)化各尺寸，以簡(jiǎn)化編程計(jì)算。

2．輪廓幾何要素分析

在手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動(dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。因此在零件圖分析時(shí)，要分析幾何元素的給定條件是否充分。

3．精度和技術(shù)要求分析

對(duì)被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。其主要內(nèi)容包括：分析精度及各項(xiàng)技術(shù)要求是否齊全、是否合理；分析本工序的數(shù)控車(chē)削加工精度能否達(dá)到圖紙要求，若達(dá)不到，允許采取其他加工方式彌補(bǔ)時(shí)，應(yīng)給后續(xù)工序留有余量；對(duì)圖紙上有位置精度要求的表面，應(yīng)保證在一次裝夾下完成；對(duì)表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)采用恒線(xiàn)速度切削（注意：在車(chē)削端面時(shí)，應(yīng)限制主軸最高轉(zhuǎn)速)。

（二）夾具和刀具的選擇

1．工件的裝夾與定位

數(shù)控車(chē)削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面，盡量減少裝夾次數(shù)，以提高加工效率、保證加工精度。對(duì)于軸類(lèi)零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn)；對(duì)于套類(lèi)零件，則以?xún)?nèi)孔為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車(chē)床夾具除了使用通用的三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)、液壓、電動(dòng)及氣動(dòng)夾具外，還有多種通用性較好的專(zhuān)用夾具。實(shí)際操作時(shí)應(yīng)合理選擇 。

2．刀具選擇

刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外，還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長(zhǎng)刀具壽命，提高生產(chǎn)率的有效措施。數(shù)控車(chē)削常用的刀具一般分為3類(lèi)。即尖形車(chē)刀、圓弧形車(chē)刀和成型車(chē)刀。

（1）尖形車(chē)刀。以直線(xiàn)形切削刃為特征的車(chē)刀一般稱(chēng)為尖形車(chē)刀。其刀尖由直線(xiàn)性的主、副切削刃構(gòu)成，如外圓偏刀、端面車(chē)刀等。這類(lèi)車(chē)刀加工零件時(shí)，零件的輪廓形狀主要由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線(xiàn)形主切削刃位移后得到。

（2）圓弧形車(chē)刀。除可車(chē)削內(nèi)外圓表面外，特別適宜于車(chē)削各種光滑連接的成型面。其特征為：構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一 圓度誤差或線(xiàn)輪廓誤差很小的圓弧，該圓弧刃的每一點(diǎn)都是圓弧形車(chē)刀的刀尖，因此刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。

（3）成型車(chē)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決定。數(shù)控車(chē)削加工中，常用的成型車(chē)刀有小半徑圓弧車(chē)刀、車(chē)槽刀和螺紋車(chē)刀等。為了減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)控車(chē)削加工中，應(yīng)盡量采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車(chē)刀。

（三）切削用量選擇

數(shù)控車(chē)削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(jìn)給速度F（或進(jìn)給量f ）。

切削用量的選擇原則，合理選用切削用量對(duì)提高數(shù)控車(chē)床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。確定數(shù)控車(chē)床的切削用量時(shí)一定要根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)采用類(lèi)比法來(lái)確定。一般的選擇原則是：粗車(chē)時(shí)，首先考慮在機(jī)床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進(jìn)給量f；最后再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個(gè)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(jìn)給量有利于斷屑。精車(chē)時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，盡可能地提高加工速度。主軸轉(zhuǎn)速S(r/min )可根據(jù)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(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。

（四）劃分工序及擬定加工順序

1．工序劃分的原則

在數(shù)控車(chē)床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。

（1）保持精度原則。工序一般要求盡可能地集中，粗、精加工通常會(huì)在一次裝夾中全部完成。 為減少熱變形和切削力變形對(duì)工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，則應(yīng)將粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行。

（2）提高生產(chǎn)效率原則。為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再換另一把刀來(lái)加工其他部位，同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程。

2．確定加工順序

制定加工順序一般遵循下列原則 ：

（1）先粗后精。按照粗車(chē)半精車(chē)精車(chē)的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度。

（2）先近后遠(yuǎn)。離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。此外，先近后遠(yuǎn)車(chē)削還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。

（3）內(nèi)外交叉。對(duì)既有內(nèi)表面又有外表面需加工的零件，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面的粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面的精加工。

（4）基面先行。用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來(lái)，定位基準(zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差越小。

三、結(jié) 語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床作為一種高效率的設(shè)備，欲充分發(fā)揮其高性能、高精度和高自動(dòng)化的特點(diǎn)，除了必須掌握機(jī)床的性能、特點(diǎn)及操作方法外，還應(yīng)在編程前進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析和確定合理的加工工藝，以得到最優(yōu)的加工方案。