淺談數(shù)控車削工藝順序合理性分析

趙子恒++沈之港

摘 要：數(shù)控車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)控車削的工藝分析是數(shù)控車削加工順利完成的保障。本文針對(duì)當(dāng)前數(shù)控車床使用者的工藝分析的不合理來(lái)進(jìn)行對(duì)比，講述合理的工藝分析的順序問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；車削加工工藝；工藝分析；車削

一、問(wèn)題的提出

數(shù)控車削加工工藝是采用數(shù)控車床加工零件時(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)控車削加工內(nèi)容

（二）對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析

（三）工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)

（四）切削用量選擇

（五）工序、工步的設(shè)計(jì)

（六）加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化

（七）編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件

現(xiàn)實(shí)工作中很多技術(shù)工，閱讀了不少關(guān)于數(shù)控車削加工工藝的文章，發(fā)現(xiàn)大部分的使用者采用選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(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。

認(rèn)為合理的工藝分析步驟應(yīng)該是：

（一）選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容

（二）對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析

（三）工序、工步的設(shè)計(jì)

（四）工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)

（五）切削用量選擇

（六）加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化

（七）編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件

本文主要對(duì)二、三、四、五三個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1.零件圖分析

零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要任務(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。

2.工序、工步的設(shè)計(jì)

（1）工序劃分的原則

在數(shù)控車床上加工零件，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。按照粗車半精車精車的順序進(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。

3.夾具和刀具的選擇

（1）工件的裝夾與定位

數(shù)控車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)于套類零件，則以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪自動(dòng)定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動(dòng)及氣動(dòng)夾具外，還有多種通用性較好的專用夾具。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)控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。

4.切削用量選擇

數(shù)控車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(wàn)（或進(jìn)給量f ）。

可結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)采用類比法來(lái)確定。一般的選擇原則是：粗車時(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。

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。

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