【摘 要】數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。工藝分析是數(shù)控車削加工的前期工藝準備工作。工藝制定的合理與否，對程序編制、機床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影響。因此，應遵循一般的工藝原則并結合數(shù)控車床的特點，認真而詳細地制定好零件的數(shù)控加工工藝。在數(shù)控機床上加工零件時，要把被加工的全部工藝過程、工藝參數(shù)等編制成程序，整個加工過程是自動進行的，因此程序編制前的工藝分析是一項十分重要的工作，其目的是以最合理或較合理的工藝過程和操作方法，指導編程和完成加工任務。

【關鍵詞】數(shù)控車床；工藝；制定

引 言

本章在從工作實際應用的角度，介紹數(shù)控機床加工工藝所涉及的基礎知識和基本原則，了解機械加工工藝過程的基本概念；了解數(shù)控加工工藝的基本特點、主要內(nèi)容和工藝文件；掌握數(shù)控加工工藝分析方法；掌握數(shù)控加工工藝路線設計、工序設計及工藝卡片編寫原則。

數(shù)控加工工藝是指應用數(shù)控機床加工零件的方法和手段。數(shù)控加工與普通加工在方法和內(nèi)容上是相似的，但控制方式不同。對普通加工來說，以某工序為例，其工步安排、走刀路線和走刀量的確定、切削參數(shù)選擇等內(nèi)容，在很大程度上由操作工人自行考慮和確定，機床加工也是用手工操作方式來控制的。而對數(shù)控加工來說，在加工前，需將加工操作的所有內(nèi)容——工步的劃分與順序、走刀路線、走刀量、切削參數(shù)等，按規(guī)定的代碼形式編制成程序，再將程序輸入數(shù)控機床，加工時由機床控制系統(tǒng)對程序代碼進行解釋運算和處理，再通過機床伺服系統(tǒng)控制傳動機構按程序運動，從而加工出所需的零件。可見數(shù)控加工的關鍵是編程，而編制程序的前提是制定零件的加工工藝方案。

1、零件圖工藝分析

典型軸類零件如圖1所示，零件材料為合金鋁，無熱處理和硬度要求，試對該零件進行數(shù)控車削工藝分析。

該零件表面由圓弧面、圓錐面、及螺紋等表面組成。其中直徑尺寸沒有的尺寸精度要求；表面粗糙度要求一般。圖樣給出幾何條件較為充分，尺寸標注完整，輪廓描述清楚，可直接作為編程數(shù)值直接采用。零件材料為合金鋁，無熱處理和硬度要求。本文以桶身為例論述加工工藝過程。

通過上述分析，可采用以下幾點工藝措施。

①對圖樣上給定的尺寸，沒有公差要求，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。②左右端面均為多個尺寸的設計基準，相應工序加工前，應該先將左右端面車削完畢。③左右兩端面加工時需掉頭裝夾，而且掉頭裝夾必須先車左端并保證工件同軸度。

2、選擇設備。根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用BEIJING-FANUC 0i mate數(shù)控車床。

3、確定零件的定位基準和裝夾方式。①定位基準：此零件加工需分兩道工序，首先以坯料軸線和左端面毛坯為定位基準在右端車內(nèi)外輪廓作精基準；其次以右端面的精基準粗精車左端外圓輪廓。②裝夾方法：左右端采用三爪自定心卡盤定心夾緊。

4、確定加工順序。加工順序首先利用三爪卡盤夾住毛培，粗到精車削桶身右端內(nèi)外形如圖；再利用車削好的工藝件車左端Φ28端面如圖。 BEIJING-FANUC 0i mate數(shù)控車床具有粗精車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機床數(shù)控系統(tǒng)就會自動確定其進給路線。

圖2桶身 3桶蓋

Fig.2 Ladle body Fig.3 Bung

5、刀具選擇。①選用45°硬質(zhì)合金刀粗車左右兩端。②選用75°硬質(zhì)合金刀，粗精加圓弧。為防止副后刀面與工件輪廓干涉（可用作圖法檢驗），副偏角不宜太小。③選用硬質(zhì)合金內(nèi)孔車刀，車螺紋選用硬質(zhì)合金60°內(nèi)螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應小于輪廓最小圓角半徑，取rε=0.15～0.2㎜。④選用Φ20鉆頭，鉆桶身底孔；

6、切削用量選擇。①背吃刀量的選擇。輪廓粗車循環(huán)時選ap=2mm，精車ap=0.25mm；螺紋粗車時選ap=0.4mm，逐刀減少，精車ap=0.1mm。②主軸轉(zhuǎn)速的選擇。車直線和圓弧時，選粗車切削速度vc=90m/min、精車切削速度vc=120m/min，然后利用公式計算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑D=60mm精車工件直徑取平均值）：粗車750r/min、精車1200r/min。車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速n=500r/min。③進給速度的選擇。選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進給量，再根據(jù)加工的實際情況確定粗車每轉(zhuǎn)進給量為0.4mm/r，精車每轉(zhuǎn)進給量為0.1mm/r，最后根據(jù)公式vf=nf計算粗車、精車進給速度分別為200mm/min和100mm/min。

綜合前面分析的各項內(nèi)容，并將其填入數(shù)控加工工藝卡片（略）。此表是編制加工程序的主要依據(jù)和操作人員配合數(shù)控程序進行數(shù)控加工的指導性文件。主要內(nèi)容包括：工步順序、工步內(nèi)容、各工步所用的刀具及切削用量等。

車削用量的選擇原則是：粗車時，首先考慮選擇一個盡可能大的背吃刀量，其次選擇一個較大的進給量，最后確定一個合適的切削速度。精車時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，因此選擇精車切削用量時，應著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎上盡量提高生產(chǎn)率。

結 論

在制訂數(shù)控車削加工工藝的過程中，工藝編制應遵循普通車削工藝的總體原則，同時還對數(shù)控車削加工的特點進行分析。設計零件的加工工藝規(guī)程時，先要對加工對象進行深入分析，即零件圖工藝分析，對于數(shù)控車削加工來說主要應考慮以下幾方面：構成零件輪廓的幾何條件、尺寸精度要求、形狀和位置精度的要求、表面粗糙度要求、材料與熱處理要求。第二是劃分加工工序，在數(shù)控車削加工中以下兩種原則使用較多：按所用刀具劃分工序和按粗、精加工劃分工序。第三確定零件裝夾方法和夾具選擇，數(shù)控車床上零件安裝方法與普通車床一樣，要盡量選用已有的通用夾具裝夾，且應注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次裝夾中能把零件上所有要加工表面都加工出來。

【參考文獻】

[1]任樹棠.王繼明.數(shù)控加工工藝.中國科學文化出版社2007.6

[2]王軍.劉勁松.數(shù)控加工工藝.武漢大學出版社2009.1