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1、数控车削的加工工艺分析姓名：王康单位：摘要： 数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的23倍，要充分发挥数控机床的这一特点，必须在编程之前对工件进行工艺分析，根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要因素。关键词：数控车床 刀具 工艺分析一、 数控车削加工的对象 数控车床是目前使用比较广泛的数控机床，主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。与常规车床相比，数控车床还适合加工如下工件。(1) 轮廓形状特
2、别复杂或难于控制尺寸的回转体零件(2) 精度要求高的零件(3) 特殊的螺旋零件(4) 淬硬工件的加工因此在先了解所要车削对象后，针对工件的特点来进行工艺分析二、 数控加工工艺分析工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。为了编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言及编程格式，还应熟练掌握工件加工工艺，确定合理的切削用量、正确地选用刀具和工件装夹方法。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细地进行数控车削加工工艺分析。其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在数
3、控车床上的装夹方式；各表面的加工顺序、刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。 （1）零件图分析 零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。 （2）尺寸标注方法分析 零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。 （3）轮廓几何要
4、素分析 在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何元素的给定条件是否充分。 （4）精度和技术要求分析 对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许采取其他加工方式弥补时，应给后续工序留有余量；对图纸上有位置精度要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速度切削（
5、注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速)。 三、 数控车削加工的装夹与定位 在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，在装夹下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。根据零件的结构形状不同，通常选择外圆、端面、或端面、外圆装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程基准统一。 1、 常用的夹具型式 数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外，还有多种通用性较好的专用夹具。他们主要分为两大类，即用于轴类工件的夹具和用与盘类工件的夹具。实际操作时应合理选择2、 常用定位方法 对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面定位基准来定位，对于套类零件，则以内孔定位基准。（1）
6、圆柱心轴上定位（2） 小锥度心轴定位（3） 圆锥心轴定位（4） 螺纹心轴定位个人认为工件加工前，装夹和定位是重中之重，一不小心没有装夹好定位对，这个工件就废了。造成时间与材料的浪费。四、 刀具及选择 刀具的选择是加工工艺中重要的内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且影响加工质量。因数控机床主轴转速比普通机床高1-2倍，且主轴输出功率大，与传统机床加工方法比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、强度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。 数控车刀常见的类型： 1、尖形车刀：以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。其刀尖由直线性的主、副切削刃构成，如外圆偏刀、端面车刀等。这类车
7、刀加工零件时，零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到。2、圆弧形车刀：除可车削内外圆表面外，特别适宜于车削各种光滑连接的成型面。其特征为：构成主切削刃的刀刃形状为一 圆度误差或线轮廓误差很小的圆弧，该圆弧刃的每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。3、成型车刀：即所加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常用的成型车刀有小半径圆弧车刀、车槽刀和螺纹车刀等。为了减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化。数控车削加工中，应尽量采用机夹可转位式车刀。 为了减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标注化，数控车
8、削加工是，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。五、 切削用量选择数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S（或切削速度）及进给速度F（或进给量f ）。一般的选择原则是：粗车时，首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap；其次选择较大的进给量f；最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度。增大背吃刀量可减少走刀次数，提高加工效率，增大进给量有利于断屑。精车时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高加工效率，因此宜选用较小的背吃刀量和进给量，尽可能地提高加工速度。同时应注意一下几个问题。（1） 主轴转速 根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件
9、所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可以根据实践经验确定，需要注意的是交流变频调速数控机床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。主轴转速S(r/min )可根据切削速度(mm/min)由公式 S=1000D(D为工件或刀具直径 mm)计算得出（2） 车螺纹时的主轴转速 数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴方向位移一个螺距即可，不应受到限制。但数控车螺纹时，会受到以下几方面的影响。螺纹加工程序段中指令的螺距值，相当于以进给量f(mm/r)表示的进给速度F，如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度F（mm/min）则
10、必定大大超过正常值。刀具在其位移过程的始/终，都将受到伺服驱动系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升/降频率特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的超前和滞后而导致部分螺牙的螺距不符合要求。车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器。其主轴转速选择过高时，通过编码器发出的定位脉冲将可能因过冲而导致工件螺纹产生乱纹（俗称乱牙）。六、数控编程要点 数控车床的编程具有几个特点： 1、在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸可以采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程。2、被加工零件的径向尺寸在图样上的测量时，一般用直径值表示，所以采用直径尺寸
11、编程更为方便。3、由于车削加工常用棒料作为毛胚，加工余量较大，为简化编程，常采用不同形式的固定循环。4、编程时，认为车刀刀尖是一个点。而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧。为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。使用刀具半径补偿后，编程时可直接按工件轮廓尺寸编程。5、为了提高加工效率，车削加工的进刀与退刀都采用快速运动。进刀时，尽量接近工件切削开始点，切削开始点的确定以不碰撞工件为原则。日常生产中我们在编制好一个成批量生产的工件的程序后，都要对程序进行验证，现在的数控仿真模拟系统成为我们一个很好的帮手。七、工及拟定加工顺序 （一）工序
12、划分的原则 在数控车床上加工零件，常用的工序的划分原则有两种。 （1）保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中，粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。 为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，则应将粗、精加工分开进行。 （2）提高生产效率原则。为减少换刀次数，节省换刀时间，提高生产效率，应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再换另一把刀来加工其他部位，同时应尽量减少空行程。 （二）确定加工顺序 制定加工顺序一般遵循下列原则 ： （1）先粗后精。按照粗车半精车精车的顺序进行，逐步提高加工精度。 （2）先近后远。离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，
13、以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。此外，先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。 （3）内外交叉。对既有内表面又有外表面需加工的零件，应先进行内外表面的粗加工，后进行内外表面的精加工。 （4）基面先行。用作精基准的表面应优先加工出来，定位基准的表面越精确，装夹误差越小。八、小结 在加工前的准备都做好的后，重要的就时加工程序，数控机床完成零件加工的前提，就是指令程序才可以把我们所想要的加工出来。数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，还要包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及机床的运动过程，数控加工的工艺更加详细，其工艺方案的好坏直接影响机床效率的发挥和零件加工质量。参考文献：1、数控编程技术 陈志雄2、数控加工工艺学 龚红浪
