王麗哲+康占武

【摘 要】數(shù)控車(chē)削的工藝分析是數(shù)控車(chē)削加工順利完成的保障。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，工序、工步的設(shè)計(jì)不合理直接導(dǎo)致產(chǎn)生次品。因此要設(shè)計(jì)出合理的工藝分析順序。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。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控車(chē)床；車(chē)削加工工藝；工藝分析

一、問(wèn)題的提出

數(shù)控車(chē)削加工主要包括工藝分析、程序編制、裝刀、裝工件、對(duì)刀、粗加工、半精加工、精加工。而數(shù)控車(chē)削的工藝分析是數(shù)控車(chē)削加工順利完成的保障。

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：第一，選擇并確定零件的數(shù)控車(chē)削加工內(nèi)容；第二，對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車(chē)削加工工藝分析；第三，工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)；第四，切削用量選擇；第五，工序、工步的設(shè)計(jì)；第六，加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化；第七，編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。

筆者觀察了很多數(shù)控車(chē)的技術(shù)工人，閱讀了不少關(guān)于數(shù)控車(chē)削加工工藝的文章，發(fā)現(xiàn)大部分使用者采用選擇并確定零件的數(shù)控車(chē)削加工內(nèi)容、零件圖分析、夾具和刀具的選擇、切削用量選擇 、劃分工序及擬定加工順序、加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化、編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的順序來(lái)進(jìn)行工藝分析。

但是筆者分析了上述的順序之后，發(fā)現(xiàn)有點(diǎn)不妥。因?yàn)檎麄€(gè)零件的工序、工步的設(shè)計(jì)是工藝分析這一環(huán)節(jié)中最重要的一部分內(nèi)容。工序、工步的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的設(shè)計(jì)不合理將直接導(dǎo)致零件的形位公差達(dá)不到要求。換言之就是工序、工步的設(shè)計(jì)不合理直接導(dǎo)致產(chǎn)生次品。

二、分析問(wèn)題

目前，數(shù)控車(chē)床的使用者的操作水平非常高，并且能夠獨(dú)立解決很多操作上的難題，但是他們的理論水平不是很高，這是造成工藝分析順序不合理的主要原因。

造成工藝分析順序不合理的另一個(gè)原因是企業(yè)的工量具設(shè)備不足。

三、解決問(wèn)題

其實(shí)分析了工藝分析順序不合理的現(xiàn)象和原因之后，解決問(wèn)題就非常容易了。需要做的工作只要將對(duì)零件的分析順序稍做調(diào)整就可以。

筆者認(rèn)為合理的工藝分析步驟應(yīng)該是： 第一，選擇并確定零件的數(shù)控車(chē)削加工內(nèi)容； 第二，對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車(chē)削加工工藝分析； 第三，工序、工步的設(shè)計(jì)；第四，工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)；第五，切削用量選擇；第六，加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化；第七，編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。

本文主要對(duì)第二、第三、第四、第五這幾個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

（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.選擇基準(zhǔn) 。

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。

2.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算 。

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。

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。

（二）工序、工步的設(shè)計(jì)

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）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，則以內(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。

（四）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、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。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周鵬.數(shù)控車(chē)削加工工藝性分析[M].消費(fèi)導(dǎo)刊·理論版.2009.1.

[2] 信麗華，朱建軍.數(shù)控車(chē)削加工工藝的探討[M].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào).2006.2.endprint