摘 要：本文主要探討數(shù)控車(chē)床編程中工藝處理的內(nèi)容，包括數(shù)控車(chē)削加工的合理性分析、零件的工藝性分析、工藝過(guò)程和工藝路線的確定、零件安裝方法的確定、刀具的選擇切削用量的確定和刀具補(bǔ)償方案等工藝處理等。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床 車(chē)削加工 編程 工藝

數(shù)控車(chē)床編程工作中的工藝處理是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，它關(guān)系到所編零件加工程序的正確性及合理性。由于數(shù)控加工是在加工程序的控制下自動(dòng)完成的，所以對(duì)加工程序的正確性及合理性要求非常高，不能有任何差錯(cuò)，否則，輕則加工不出合格的零件，重則可能出現(xiàn)不安全事故，正因?yàn)槿绱?，在編?xiě)程序前，編程人員必須對(duì)加工工藝過(guò)程、工藝路線、刀具選擇、切削用量等進(jìn)行正確合理的確定和選擇。

一般來(lái)講，數(shù)控車(chē)削加工與普通車(chē)削加工的工藝處理雖然大致相同，但又有其自身特點(diǎn)。一般情況下，數(shù)控車(chē)削加工的工序內(nèi)容要比普通車(chē)削加工內(nèi)容復(fù)雜得多。從編程來(lái)看，加工程序的編制要比普通車(chē)削加工編制工藝規(guī)程復(fù)雜。因?yàn)樵S多在普通車(chē)床上所進(jìn)行的加工是由操作者靈活掌握并隨時(shí)可以調(diào)整，但在數(shù)控車(chē)床上則變成了必須在加工前事先安排好的事情，即編制好合理正確的程序，這樣才能保證加工的正確性。數(shù)控車(chē)床編程中工藝處理的內(nèi)容，一般包括數(shù)控車(chē)削加工的合理性分析、零件的工藝性分析、工藝過(guò)程和工藝路線的確定、零件安裝方法的確定、刀具的選擇和切削用量的確定等。

筆者從事數(shù)控車(chē)削加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)多年，結(jié)合數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)，根據(jù)數(shù)控車(chē)削加工的特點(diǎn)，對(duì)其數(shù)控編程的工藝處理中要注意的問(wèn)題作如下探討。

一、合理確定零件的加工路線

控制零件加工路線，即對(duì)數(shù)控車(chē)削加工過(guò)程中的刀位點(diǎn)相對(duì)于被加工工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向進(jìn)行控制。通常在編程時(shí)確定加工路線的原則包括四個(gè)原則。

一是保持精度的原則。能保證零件的尺寸精度和表面粗糙度的技術(shù)要求。

二是提高生產(chǎn)效率的原則。盡量縮短加工路線，減少刀架空行程的時(shí)間，提高加工效率。

三是減少計(jì)算及失誤的原則。盡量使得數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，程序段數(shù)量最少，以便減少編制及修改程序工作量。

四是安全第一的原則。加工工藝路線以不產(chǎn)生干涉或發(fā)生碰撞為前提。

確定合理的加工路線是制定合理的加工方案的關(guān)鍵。主要考慮下面四個(gè)方面：一是加工方法的選擇；二是加工工序的劃分；三是加工路線的確定；四是車(chē)削加工順序的安排。

因此，操作者應(yīng)該認(rèn)真分析圖樣，檢查構(gòu)成加工輪廓的幾何要素有無(wú)缺陷，分析尺寸公差，表面粗糙度要求及形狀和位置公差要求。圖樣上出現(xiàn)構(gòu)成加工輪廓的幾何要素?cái)?shù)據(jù)不充分，例如缺漏尺寸或尺寸封閉，造成數(shù)學(xué)處理難等問(wèn)題，操作者都應(yīng)在與圖樣的設(shè)計(jì)人員或技術(shù)管理人員討論解決后才能進(jìn)行程序的編制工作，以減少或避免不必要的失誤，并針對(duì)不同的尺寸要求和表面粗糙度要求，安排先粗車(chē)再精車(chē)，先近后遠(yuǎn)或先內(nèi)后外等加工方案，結(jié)合數(shù)控車(chē)床的精度，合理選擇走刀路線，應(yīng)用到程序的編制中。

二、合理選擇對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)

對(duì)刀點(diǎn)用以確定工件坐標(biāo)系相對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系之間的關(guān)系，是與對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)相重合的位置。在編程時(shí)，選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)：一是要便于數(shù)學(xué)處理和簡(jiǎn)化程序編制；二是工件在機(jī)床上找正容易，加工中檢查方便；三是該點(diǎn)的對(duì)刀誤差較小，引起的加工誤差最??；四是應(yīng)選擇在與機(jī)床約定機(jī)床間隙狀態(tài)相互適應(yīng)的位置上，避免在執(zhí)行其自動(dòng)補(bǔ)償時(shí)造成“反補(bǔ)償”。

對(duì)刀是數(shù)控加工中的前期操作，也是主要操作，編制加工程序時(shí)，程序原點(diǎn)通常設(shè)定在對(duì)刀點(diǎn)的位置上。對(duì)刀點(diǎn)可以選擇在工件上，也可以選擇在工件外，但必須是與零件定位基準(zhǔn)有一定尺寸關(guān)系，并且，應(yīng)盡量方便操作者觀察測(cè)量與判斷，為了提高加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。該點(diǎn)的位置可以由G92、G50等指令指定。

多刀加工需要換刀時(shí)，應(yīng)設(shè)定換刀點(diǎn)，即設(shè)定刀架轉(zhuǎn)位換刀的位置，通常該點(diǎn)設(shè)為一固定點(diǎn)以簡(jiǎn)化程序，也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定任意點(diǎn)，但換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)定在工件和夾具的外部，原則是要確保刀架轉(zhuǎn)位時(shí)不會(huì)碰到工件和其他部件。

三、合理選擇工件的裝夾方法、刀具和切削用量

數(shù)控車(chē)床上工件的裝夾方法與普通車(chē)床大致相同，都要求合理地選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。應(yīng)盡量選用已有的通用夾具，減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次裝夾中能夠把零件上所有要加工的表面加工出來(lái)，工件定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)要盡量重合，減少定位誤差對(duì)尺寸精度的影響。在選用、調(diào)整或設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循以下三條原則。

一是盡量選用組合夾具，可調(diào)整夾具等標(biāo)準(zhǔn)化、通用化夾具，避免采用專(zhuān)用夾具。

二是工件在機(jī)床裝夾時(shí)要快速、方便、可靠，找正容易，常采用氣動(dòng)、液壓夾具，目的是減少車(chē)削加工的輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

三是零件上的部位要外露敞開(kāi)，不能因?yàn)檠b夾工件而影響刀具進(jìn)給和切削加工。

在數(shù)控編程時(shí)，合理選用刀具也是數(shù)控車(chē)削工藝的重要內(nèi)容，它包括刀具材料和刀具參數(shù)的選擇。它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。選擇刀具通常要考慮工件材料、加工型面類(lèi)型、機(jī)床剛性、機(jī)床加工能力、工序內(nèi)容等因素。例如，加工鑄鐵工件時(shí)，應(yīng)選用硬質(zhì)合金類(lèi)刀具；加工鋼料時(shí)，應(yīng)選用硬質(zhì)合金類(lèi)刀具。圓弧型車(chē)刀適應(yīng)于精度要求較高、批量大的大凸外圓曲面或凹曲面的車(chē)削。數(shù)控車(chē)削與普通車(chē)削的刀具選擇原則相似，但應(yīng)注意，數(shù)控車(chē)削加工對(duì)刀具要求更高，不僅要求精度高，剛性好，耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便，否則，難以滿(mǎn)足數(shù)控車(chē)削的加工要求，不能充分發(fā)揮數(shù)控車(chē)床的車(chē)削效率。

數(shù)控車(chē)床中的切削用量是表示機(jī)床主體的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度大小的重要參數(shù)，包括切削深度，主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）和進(jìn)給速度，并與普通車(chē)床加工中所要求的各切削用量基本一致。合理選擇車(chē)削用量的基本原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也要考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本；具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，切削用量手冊(cè)，并結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。

四、制定補(bǔ)償方案

考慮到數(shù)控車(chē)床絲杠的機(jī)械間隙和刀具偏差、刀尖圓弧等因素對(duì)數(shù)控加工質(zhì)量的影響，在編制加工程序時(shí)，制定合理的補(bǔ)償方案也是工藝處理中的重要環(huán)節(jié)。它包括機(jī)械間隙補(bǔ)償和刀位偏差補(bǔ)償。

1.機(jī)械間隙補(bǔ)償

機(jī)械間隙補(bǔ)償是通過(guò)儀表測(cè)試或試刀法測(cè)試，掌握數(shù)控車(chē)床的穩(wěn)定間隙后，有針對(duì)性地選擇具體的補(bǔ)償方案，根據(jù)不同零件的形狀、尺寸精度要求，制定簡(jiǎn)便的、符合實(shí)際的補(bǔ)償方案。常用的方法有自動(dòng)補(bǔ)償法和編程補(bǔ)償法。

（1）自動(dòng)補(bǔ)償即利用機(jī)床的自動(dòng)補(bǔ)償功能，加工前在機(jī)床內(nèi)設(shè)置后，每次機(jī)床換向運(yùn)動(dòng)時(shí)，均先自動(dòng)執(zhí)行，直到取消。這種方法簡(jiǎn)單方便而且有效，應(yīng)用廣泛，但是應(yīng)注意當(dāng)機(jī)床使用了一段時(shí)間后，應(yīng)及時(shí)重新測(cè)量其間隙量，以防止因磨損影響加工質(zhì)量。

（2）在自動(dòng)補(bǔ)償不能滿(mǎn)足加工條件時(shí)，例如要求表面粗糙度較高的X方向凸出的圓弧面的加工，顯然采用自動(dòng)補(bǔ)償會(huì)在圓弧面的頂端留下接刀痕跡而達(dá)不到質(zhì)量要求。此時(shí)我們可以采用編程補(bǔ)償?shù)霓k法，即將機(jī)械間隙大小相應(yīng)的數(shù)值直接加入到程序中，使車(chē)床運(yùn)動(dòng)實(shí)際上多運(yùn)動(dòng)了一個(gè)機(jī)械間隙量的距離。

另外還可以在編制加工程序時(shí)，安排機(jī)床走刀路線從一個(gè)方向切入或切出來(lái)控制零件尺寸，避免出現(xiàn)換向產(chǎn)生的間隙誤差。這種方法只能用于部分零件或部分工序的

加工。

2.數(shù)控系統(tǒng)刀位偏差自動(dòng)補(bǔ)償功能

數(shù)控系統(tǒng)刀位偏差自動(dòng)補(bǔ)償功能即在換刀過(guò)程結(jié)束后，按在輔助程序段中所指定的補(bǔ)償方向和大小，對(duì)已處于加工位置的刀號(hào)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，使其刀位準(zhǔn)確到達(dá)對(duì)刀點(diǎn)位置。在操作時(shí)，應(yīng)注意防止運(yùn)行補(bǔ)償時(shí)因計(jì)算或輸入錯(cuò)誤導(dǎo)致刀架碰到工件及其他部件。在利用刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能時(shí)，只要將其刀具半徑按照系統(tǒng)的規(guī)定和程序格式要求，設(shè)定在輔助程序段中即可自動(dòng)補(bǔ)償。在數(shù)控車(chē)床中，除了較高級(jí)的數(shù)控系統(tǒng)具有刀具半徑補(bǔ)償外，大多數(shù)數(shù)控車(chē)床都不具備這一功能。

針對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)不具備半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能的情況，在選用圓弧刀并制定相應(yīng)的加工方案時(shí)，可以通過(guò)半徑編程補(bǔ)償?shù)霓k法滿(mǎn)足補(bǔ)償要求。

五、合理編制工藝文件

數(shù)控加工工藝文件是數(shù)控加工生產(chǎn)、產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù)，也是操作者要遵循、執(zhí)行的規(guī)范法則；同時(shí)也是產(chǎn)品零件重復(fù)生產(chǎn)在技術(shù)上工藝資料的積累和儲(chǔ)備。不同的數(shù)控機(jī)床和加工要求，工藝文件的內(nèi)容和格式有所不同，目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)企業(yè)根據(jù)自身特點(diǎn)制定相應(yīng)的工藝文件。加工工藝是否先進(jìn)、合理，將在很大程度上決定加工質(zhì)量的優(yōu)劣。企業(yè)中常用的數(shù)控加工工藝文件主要有數(shù)控加工工序卡、數(shù)控加工刀具卡、數(shù)控加工走刀路線圖、數(shù)控加工程序單等。

六、總結(jié)

數(shù)控加工工藝處理的好壞，不僅影響機(jī)床效率的發(fā)揮，而且將直接影響到零件的加工質(zhì)量。要掌握好數(shù)控車(chē)床的工藝處理環(huán)節(jié)，不僅要掌握普通車(chē)床的工藝規(guī)程、切削知識(shí)，還要求有扎實(shí)的加工工藝基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)數(shù)控加工中工藝方案制定的各個(gè)方面要有比較全面的了解。而在數(shù)控車(chē)床的加工中，造成加工失誤或質(zhì)量、效益不盡如人意的主要原因，就是對(duì)工藝處理不夠周全，需要引起操作者高度重視。

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（作者單位：廣東省工業(yè)高級(jí)技工學(xué)校）