薄壁零件数控车工加工工艺论文

薄壁零件数控车工加工工艺论文（共9篇）

薄壁零件数控车工加工工艺论文 篇1

薄壁零件数控车工加工工艺论文

一、简析薄壁零件数控车工加工工艺的特征

1.薄壁零件的规格不一(即：外廓尺寸远远大于其自身的结构横截面)，造成加工时刚性降低，引发切削震动，从而让零件的生产质量不能够达到生产要求及标准。

2.薄壁零件在我国航空事业中的应用是最为普遍的，但因其对零件的使用要求非常高，比如必须要具备较高的耐腐蚀性、轻度与耐高温性，因此在加工材料的选择上，应当以密度较小、具有耐腐蚀性、价格低廉以及容易成型的.铝合金为主。

3.薄壁零件的尺寸比较大，且其结构也较为复杂，在加工时极易引发变形问题，所以“变形矫正”在加工工艺中已然变成了重中之重。

4.加工时，除了有较高的“协调精度”之外，还应当具有较为严密的“尺寸精度”。

二、某一薄壁零件加工案例分析

为了更为直观的体现出薄壁零件数控加工工艺的过程及其效果，我们选取了如图1-1的某种类型的薄壁零件，对其数控加工工艺加以详细的说明。该零件的原材料主要是45度钢，且依照图中所示的要求来看，我们能够知道，该零件是具备一定的加工困难度的，其主要体现在两个方面，即：

1)大多数螺纹的厚度均仅有2毫米，生产批量过多，即使可以选用“撑内控装夹法”开展车削作业，可由于该零件的车削受力点与夹紧力作用点，这两点之间的间隔相距甚远，再加上其不具备较高的刚性，所以在加工中，极易出现晃动现象。因此，在这种情况下就需要对定位问题作出全面的考虑了;

2)该零件具备较高的精度，适宜选择“G76和G92合成法”，也就是“粗/细加工合成法”，对其进行两种层次上的加工，该加工法除了能够提高零件的精度之外，还能够降低薄壁变形问题出现的概率。

三、结束语

综上所述，本文通过对某一薄壁零件数控加工工艺的详细剖析，深度了解到加工工艺的步骤及其“切削用量”的选择要求，并通过合理设置进给的速度与主轴的转速范围，达到提高“切削用量”选择的准确性与有效性，从而有效改善了该薄壁零件数控加工工艺中常见的质量问题、变形问题以及精度偏低问题，并为我国各大薄壁零件生产企业后期的生产工作提供了主要依据。

薄壁零件数控车工加工工艺论文 篇2

关键词：薄壁零件,工艺分析,加工方案

1 薄壁工件的加工特点

车薄壁工件时, 由于工件的刚性差, 在车削过程中, 可能产生以下现象。

1.1 因工件壁薄, 在夹压力的作用下容易产生变形。

从而影响工件的尺寸精度和形状精度。当采用如图1所示三爪卡盘夹紧工件加工内孔时, 在夹紧力的作用下, 会略微变成三角形, 但车孔后得到的是一个圆柱孔。当松开卡爪, 取下工件后, 由于弹性恢复, 外圆恢复成圆柱形, 而内孔则如图2所示变成弧形三角形。若用内径千分尺测量时, 各个方向直径D相等, 但已变形不是内圆柱面了, 这种现象称之为等直径变形。

1.2 因工件较薄, 切削热会引起工件热变形, 从而使工件尺寸难以控制。

对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件, 如在一次安装中连续完成半精车和精车, 由切削热引起工件的热变形, 会对其尺寸精度产生极大影响, 有时甚至会使工件卡死在夹具上。

1.3 在切削力 (特别是径向切削力) 的作用下, 容易产生振动和变形, 影响工件的尺寸精度, 形状、位置精度和表面粗糙度。

2 减少和防止薄壁件加工变形的方法

2.1 工件分粗, 精车阶段粗车时, 由于切削余量较大, 夹紧力稍大些, 变形也相应大些;

精车时, 夹紧力可稍小些, 一方面夹紧变形小, 另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。

2.2 合理选用刀具的几何参数精车薄壁工件时, 刀柄的刚度要求高, 车刀的修光刃不易过长 (一般取0.

2~0.3mm) , 刃口要锋利。

2.3 增加装夹接触面如图3所示采用开缝套筒或一些特制的软卡爪。

使接触面增大, 让夹紧力均布在工件上, 从而使工件夹紧时不易产生变形。

2.4 应采用轴向夹紧夹具车薄壁工件时, 尽量不使用径向夹紧, 而优先选用如图4所示轴向夹紧方法。

工件靠轴向夹紧套 (螺纹套) 的端面实现轴向夹紧, 由于夹紧力F沿工件轴向分布, 而工件轴向刚度大, 不易产生夹紧变形。

2.5 增加工艺肋

有些薄壁工件在其装夹部位特制几根工艺肋, 以增强此处刚性, 使夹紧力作用在工艺肋上, 以减少工件的变形, 加工完毕后, 再去掉工艺肋。

2.6 充分浇注切削液通过充分浇注切削液, 降低切削温度, 减少工件热变形。

3 数控车削薄壁件参数选择

数控车床进行薄壁件加工时, 具有较大的优势, 对于直径较小 (φ160mm以内) , 长度短 (250mm以下) , 壁厚为2-2.5mm的薄壁工件, 可以一次性车削成型。但应注意不要夹持在薄壁部位, 同时应选择合适的刀具角度, 具体的刀具角度如下。

3.1外圆精车刀

Kr=90°～93°, Kr’=15°α0=14°～16°, α01=15°, γ0适当增大, 刀具材料为YW1硬质合金。

3.2 内孔精车刀

Kr=60°, Kr1=30°, γ0=35°α0=14°~16°, α01=6°~8°, λs=5~6°, 刀具材料为YW1硬质合金。

3.3 精加工车削参数Vc=160m m/m in, f=0.1m m/r, αp=0.2~0.4m m。

通过以上分析, 本例的薄壁工件可采用悬臂装加的方式进行加工。

4 加工薄壁件难点分析

本例工件除了加工薄壁件的难点外, 还有加工内凹半圆?外凸半圆以及T型槽的加工难点。对于内凹半圆, 采用R3的圆弧形车刀进行加工;对于外凸半圆, 则采用外切槽刀进行加工;对于T形槽, 则采用35°菱形刀片机夹式车刀进行加工, 其主偏角取93°, 副偏角取52°。

5 薄壁组合件加工方案

本例加工薄壁组合工件如图8所示, 加工方案如下:

5.1 加工件3右侧内外轮廓如图5所示, 注意先加工外轮廓, 再加工外轮廓, 保证φ58, ф52外圆尺寸, 同时保证ф48, φ23内孔和内锥孔的精度要求。

5.2 掉头装夹, 以φ23内孔表面作为校正面进行校正, 加工件3左侧外轮廓及内锥孔, 保证各项精度要求。

5.3 加工件2左侧内孔及外圆台阶如图6所示, 保证φ70外圆尺寸, 同时保证φ48, ф58内孔和M56×2-6H内螺纹的精度要求, 用件3与之螺纹旋和, 保证配合精度要求。

5.4 拆除件2, 加工件1左侧内外轮廓如图7所示, 先加工外轮廓再加工内轮廓, 注意薄壁件的悬臂加工以及外凸半圆和内凹半圆的加工刀具及加工方式。

5.5 掉头采用一夹一顶的方式装夹件1, 加工件1右侧外轮廓, 保证φ58, φ48, φ23, φ16的外圆尺寸及M56×2-6g的外螺纹尺寸的精度要求。

5.6 不拆除件1, 用螺纹连接方式安装件2, 加工件2外轮廓, 保证φ80外圆及T形槽的各项精度要求。

5.7 拆下件1, 以件2的Ф80的外圆作为装夹表面, 校正Ф48内轮廓后加工件2左侧内轮廓, 保证Ф58内孔和M56×2-6H内螺纹的精度要求, 用件3和件1与之试配, 保证配合精度要求;如图8所示。

5.8 拆下工件, 去毛倒棱, 进行工件组合并进行自检。本例的关键是进行合理的工艺分析, 选择合理的加工方案, 合理的选择刀具及切削参数, 而工件的编程难度不大, 这里就不再做叙述。

6 结语

本文阐述了薄壁工件的加工特点, 减少和防止加工变形的方法, 加工难点分析以及数控车削薄壁件参数的选择, 确定了薄壁组合件加工方案。经生产实践证明, 该加工方案切实可行, 能保证薄壁组合件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度和装配质量都满足图纸要求, 可为类似零件和产品的机械加工提供一定的借鉴。

参考文献

[1]刘立.数控车床编程与操作.北京:北京理工大学出版社.2006.8.

[2]职业技能鉴定教材编审委员会.车工.北京:中国劳动出版社.2004.7.

薄壁零件数控加工工艺质量改进 篇3

【关键词】薄壁零件 ； 数控加工 ； 工艺 ； 质量

【中图分类号】G71 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）15-0030-01

数控加工的过程通常被分为三个阶段，首先是工艺设计阶段，其次是在线加工阶段，最后是检验处理阶段。在实际加工过程中，工艺系统会受到各种干扰，例如工挂件安装出现误差导致的干扰，刀具偏摆或者是磨损出现的干扰等，这对加工质量的影响相对明显。尤其是薄壁零件的突出变形问题在控制上相对困难。因此在加工过程中需要对加工质量进一步进行改进。

一、影响薄壁零件加工质量的因素分析

薄壁零件的结构相对复杂，钢性较小，虽然具有轻量化的特点，但是用于数控加工过程中极易造成损害甚至会出现变形。因此，薄壁零件的数控加工成了机械加工过程中的一个重要难题，需要进一步提升薄壁零件加工的精度，对影响数控精度的因素进行分析，从中得到具体的解决方案。一般影响数控加工工艺的因素主要有机床精度和刚度，工件出现热力变形，刀具的变形和磨损，装夹变形等。其中影响其加工的最主要因素是精度变形，所以需要对其变形问题进行解决。下面是对其影响因素的分析。

（一）零件刚度对加工精度的影响

通常情况下，零件本身的刚度会对薄壁的加工精度造成影响，对于零件刚度的改进往往是选择适当的装卡夹紧方式，对装卡夹紧方式改进进一步提高数控工艺加工精度。当进行薄壁零件的数控加工时，需要对零件的位置和夹紧方式仔细进行分析，对一些应力位置和作用方向进行数据分析，选择夹紧装具时候需要采用专用的夹具，例如辅助支撑或者施工圈等等。除此之外，薄壁环形工件往往是以轴向装卡代替径向装卡，主要是对这些部件进行改进来预防零件的变形。这是影响精度的一个方面，对于薄壁精度提升的第二个方面就是增强零部件的刚度，可以临时增加工件的壁厚，采用的方式是对数控零件的空心处进行浇灌，可以浇石蜡也可以选择松香。等到所有的数控加工过程完成之后再将这些辅助性材料取除。

（二）工艺工序路线对零件加工的影响

提高数控工艺加工质量的前提是需要弄清数控加工零件的变形规律，并且能够对该变形规律进行综合性分析，制定合理的工艺工序路线才能够更好的保证数控加工零件的质量。制定相关路线的关键是必须解决工序工艺的变形问题，提出更好的解决方案，需要掌握工艺工序的变形规律。在整个工序加工的过程中，对于定位基准的选择需要依据加工时的受力情况进行选择，为了避免加工振动，应该将零件的定位面和定位元件进行紧密衔接。同时，加工工序路线的选择还受到零件和夹具的影响，需要对加工余量进行合理分配。

（三）走刀方式和路径对零件数控加工的影响

除上述的影响因素之外，走刀方式和路径也是影响零件加工工艺的重要因素，适当的改进这一工艺能够有效提升零件加工的质量。在众多走刀方式中，最主要的方法是一次性粗加工法和阶梯式粗加工法，利用这两种新型的加工方法能够对零部件实施高效的加工，这两种方法一般是沿着高线的轨迹对零部件进行加工。在传统的走刀路径中，采用新型的走刀路劲一定程度上能够克服走刀加工的弊病，能够对多余的金属进行切除，采用这样的方式一定程度上有利于道具寿命的增长，可以快速的提高加工质量。

二、薄壁零件数控加工工艺的改进方案

（一）对零件装夹方式的改进

零件装夹是影响零件加工质量的重要因素，尤其是一些薄壁零件加工的刚强度相对较小，若是在夹紧时候出过多的力度，就会导致薄壁零件出现变形，这样一定程度上会使得加工零件的精度和质量受到影响。除此之外，在工件加工过程中，还有一个与夹紧力相应的力就是支撑力，一般情况下，夹紧力和支撑力侧重的加工位置是不同的，薄壁工件本身的刚度相对较小，需要对其刚度进行增强，就要使用支撑力来支撑，在这种情况下，应该将支撑力度作用于强度较小的表面。对于夹紧力度的控制在一定程度上能够降低工件的刚度，因此，应该将夹紧力作用于零件刚度相对较大的表面。在工艺质量加工的过程中，需要将夹紧力和支撑力分配给不同强度零件表面，进行科学控制，这样就能够在数控基础上降低了薄壁零件發生变形的可能性，并且使用该措施可行性比较强，能够有效的控制零件变形。此外，还需要进一步优化装夹位置和工具，在装夹夹紧之前，需要分析工件的夹紧位置数据，并且还需要分析工件上的应力，可以采用先进的装夹装置进行辅助，以此来降低装夹装置所带来的失误。

（二）对道具路劲的改进方案

在刀具路径生成之前，要对工件的变形进行考虑，工件变形往往是影响工件质量的一个重要因素。薄壁零件的轻重化发展趋势往往会导致其刚度成为数控加工技术的阻碍。由于零件的刚度比较低，刚强度的夹紧会引起零件的变形，针对这一问题，我们首先应该考虑加工变形的可能性和零件出现的回弹量，所以在数控加工的过程中应该对刀具路径进行修改，并给对工件加工过程中出现的各种状态进行细致观察，对出现错误的道具路劲进行修改，将路径控制在正确的操作轨道上，可以避免道具路劲出现偏差而引起的工件失误。通过对道具路径的修改和补偿就能够减少刀具变形或者是出现的回弹误差。在进行工件的夹紧切削时，其切削速度会对薄壁零件的数控加工形成影响，所以要根据科学的数据计算薄壁的加工角度，利用精确的数据对操作进行辅助。适当的加大刀具前后角可以有效控制切削速度，能够有效降低因切削速度引起的变形。

三、结束语

保证薄壁零件数控质量的关键因素在于控制加工变形，在加工之前可以利用仿真技术对加工工艺进行改进，以此减小加工误差。此外，需要掌握数控加工质量的过程和工艺规律，综合采用多种方式进行道具路径的修正，改进装夹方案，一定程度上能够减少加工变形。对加工方案的改进和优化能够有效减少加工次数，降低工艺质量成本，对制造周期的缩短也能够起到一定的效果。

参考文献

[1]李盼.薄壁零件数控加工工艺质量改进分析[J].电子测试，2013，（21）：100-102.

航空蜂窝芯零件数控加工工艺 篇4

航空蜂窝芯零件数控加工工艺

通过分析航空航天领域蜂窝芯零件的加工制造工艺,指出加工过程中的固持方法以及数学模型的建立方法是保证蜂窝芯零件制造精度和提高蜂窝芯零件加工效率的`关键环节.在研究目前纸基蜂窝芯零件固持方法以及数学模型建立方法的基础上,提出了一种基于蜂窝夹层结构件铺层表面数据测量的数学模型建立方法.

作 者：吴福忠 连晋毅 作者单位：绍兴文理学院工学院刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(7)分类号：V2关键词：蜂窝芯 数控加工 固持方法

薄壁零件数控车工加工工艺论文 篇5

说 明 书

姓名：张淞

学号：201212145

班级：机电

112033

第一章 设计概述

设计题目： 数控机床轴类零件加工工艺分析

设计意义： 本次毕业综合实训实践项目为轴类零件的加工及工艺分析，用所学理论知识和实际操作知识，在工作中分析问题、解决实际问题的能力同时达到对我们基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。加强对在加工机械零件时的零件工艺分析、加工精度、刀具机床的选用、刀具补偿，工件的定位与装夹的分析等。同时提高我们编写技术文件、编写数控程序、仿真数控机床操作的独立工作能力。

设计概述（观点）：数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大，对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证.数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。

选这个题目的目的是它能体现出对所学知识的掌握程度和灵活 规范的运用所学知识，用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。

此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在潜力。

第二章 零件图车削加工工艺分析

零件材料处理为：45钢，调制处理HRC26～36，下面对该零件进行数控车削工艺分析。零件如下图所示：

图

1.1零件图

技术要求：

1.以小批量生产条件编程。2.不准用砂布及锉刀等修饰表面。3.未注倒角0.5×45°。4.未注公差尺寸按 GB1804-M。

（说明：零件图中英文字母可根据实际情况定数据，为方便设计。A取19mm.B取29mm.）

mm.C取17mm.D取21mm.E取232.1数控加工工艺基本特点

数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。

在编程前一定要对零件进行工艺分析，这是必不可少的一步，如图1.1要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选 4 择合理的刀具、确定切削用量。该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧、槽等表面组成，其中较严格直径尺寸精度要求的如Φ28±0.02mm,ф

mm,轴线长度的精度如5±0.04mm，mm。可控制球面形状27.5±0.04mm，粗糙度3.2μｍ，球面Sф精度30°的锥度等要求。

经分析，可以采用以下几点工艺措施：

（1）零件上由精度较高的尺寸数据如圆柱ф28±0.02mm、фmm，轴向长度5±0.04mm、27.5±0.04mm，球Sф

mm，在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为ф28mm、ф23.005mm长度5mm，27.5mm，球Sф29.015mm即可。[注：上述坐标值是以半径值给出的。形式如（X，Z）]（2）在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向的轮廓曲线。为了保证其轮廓曲线的准确性，通过计算到端部R5mm的圆弧与直线的切点坐标为（2.922，0），与R17mm的圆弧切点坐标为（7.791，-6.136），R17与Sф29（11.210，-20.791），Sф29-37.739），R5mm与ф2

3mm的切点坐标为

mm与R5mm的切点为（12.271，mm的切点坐标为（11.5，-40.406）。[注：上述坐标值是以半径值给出的。形式如（X，Z）。]（3）为便于装夹，为了保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是螺纹，中段最大的直径的圆柱 5 ф28mm。右端是依次相连的圆弧，显然右端都是圆弧相连不可能装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱ф28mm。调头装夹ф28mm的圆柱加工右端圆弧，毛坯选ф30×120mm。

2.2设备选择

根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。选择数控机床HNC-CK6140加工该零件。数控机床HNC-CK6140实物图见附录一。

2.3确定零件的定位基准和装夹方式

2.3.1粗基准选择原则

（1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。

（2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。（3）粗基准应避免重复使用。

（4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。

2.3.2精基准选择原则

（1）基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准；（2）基准统一原则；（3）自为基准原则；（4）互为基准原则。

2.3.3定位基准

综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯ф35mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。

2.3.4装夹方式

数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，应先装夹毛坯ф30mm的棒料的一端，夹紧其40mm的长度加工螺纹。一直加工到零件右端的ф23mm，然后将棒料卸下。装夹ф28mm的圆柱表面，加工另一 7 端的圆弧。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。装夹图如下：

图2.3.1 加工螺纹的装夹图

图2.3.2 加工圆弧的装夹图

2.4加工方法的选择和加工方案的确定 2.4.1加工方法的选择

加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。如ф28±0.02mm，ф29

mm，ф2

3mm等，在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。

2.4.2加工方案的确定

零件上精度比较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。

2.5工序与工歩的划分 2.5.1按工序划分

工序划分有三种方法： ①按零件的装夹定位方式划分工序 ；②按粗、精加工划分工序 ；③按所用的刀具划分工序。由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取；如果按所用的刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序；只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。

2.5.2工歩的划分

因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：

①车削螺纹端的工歩为:90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀车削1.5×45°的倒角，ф21×25mm─→端面ф28mm─→圆柱ф28mm─→30°的锥台面─→ф2

3×10mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺纹车刀车削MD×1.5mm。

②车削圆弧端的工歩为：90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀圆弧R5mm─→圆弧R17mm─→球ф29→ф23×5mm─→切槽刀切槽5×1.5mm

mm─→圆弧R5mm─ 2.6确定加工顺序及进给路线

2.6.1零件加工必须遵守的安排原则

（1）基面先行

先加工基准面，为后面的加工提供精基准面，所以应先选平右端面作为基准面。

（2）先主后次

由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左依次加工MD×1.5mm，ф28mm，ф23后一次加工R5mm，ф29

mm，ф23

mm等。

mm螺纹调头（3）先粗后精 先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺寸要求和质量要求。

（4）先面后孔 由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。

2.6.2进给路线

在数控加工中，刀具对好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：

（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；

（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；

（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，确定该零件的进给路线有两步。如下图所示：

图2.6.1 零件轮廓

第一步: 车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形ф21mmm、ф28mm、ф2

3mm到槽5±0.04mm的左端面处后，精车外形路线同粗车一样，再换刀切削5×1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。如图2.6.2螺纹加工路线。

图2.6.2 螺纹加工路线 第二步: 车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R5mm、R17mm、ф29mm到ф2

3mm后2mm后精车外形路线同粗车一样。最后切削5±0.04mm的槽。如图2.6.3螺纹加工路线。

图2.6.3 圆弧加工路线

2.7刀具的选择

刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、硬度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应，结合零件轮廓相对还是较复杂。所以具体选刀如下：

1、平端面可选用90°WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车时在这里选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削 13 时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉，副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°右端面外圆车刀。

2、切槽时由于零件中槽宽5±0.04mm，一般都选刀宽4mm,刀杆25×25mm，材料为高速钢W18CrV4R的切断刀，切槽时选用4mm 刀宽即可。

3、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用W18CrV4R高速金60°外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε，Rε=0.15～0.2mm。

使用刀具如表7-1所示：

表2.7.1 数控车加工刀具卡片

刀具规

序号 刀具号

格名称 1 2 3 4 T01 T02 T03 T04

数量 加工表面 备注

90°硬质合金外圆车刀

右端面外圆车刀 1 高速钢切槽刀 1 60°高速钢外螺纹车刀

平端面、粗车轮廓 精车轮廓 切槽 车削螺纹

右偏刀 右偏刀

2.8切削用量选择

切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工是一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工是应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

2.8.1背吃刀量的选择

零件轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时选ap=0.2mm，螺纹粗车时选ap=0.4mm，逐刀减少粗车4次后，精车时选ap=0.1mm。

2.8.2主轴转速的选择

粗车直线和圆弧时n=800r/min，精车时n=1500r/min，切槽时n=600r/min，切螺纹时n=300r/min，精车时选n=300r/min。粗车和精车的主轴转速的选取应具体问题具体分析。

2.8.3进给速度的选择

粗车直线、圆弧时选F=150mm/min，精车时选F=50mm/min，切槽时选F=8mm/min，粗车螺纹时选F=100mm/min，精车时选F=50mm/min。

综上所述，零件的数控车削工艺分析的内容，并将其填入在表 8-1 所示的数控工艺卡上。工艺卡片上其主要内容有：工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度。

表2.8.1 数控车削加工工艺卡片（1）

工序号 001 工步号 程序编号

工步内容

夹具名称 三抓卡盘

刀具规

刀具号

使用设备 华中数控CK6140

零件图号 GDSKC020114

主轴转速/进给速度/背吃刀量

备注 对刀、平端面及试切外圆 T01 从右至左

T02 粗车轮廓 从右至左 T02 精车轮廓 4 切槽 T03 5 粗车螺纹 T04 6 精车螺纹

T04 工步号 工步内容 加工面 对刀平端面及试切ф30mmr外圆 毛坯表面 粗车倒角1.5×45°mm 倒角面 粗车фMD×25mm Ф21的圆柱面 3 粗车ф28mm的端面 ф28的端面 4 粗车ф28×13.169mm的圆柱表面 ф28的圆柱表面 粗车ф30°的锥面 °30锥面 6 粗车ф23×10mm ф23的外圆柱表面 精车倒角1.5×45°mm 倒角面 精车фMD×25mm Ф21的圆柱面 9 精车ф28mm的端面 ф28的端面 10 精车ф28×13.169mmф28的圆柱表面

格/mm

（r·min-1）（mm·min-1）/mm 25×25 500 50 手动 25×25

800

150

自动

25×25 1000 50 0．2 自动

25×25 800 8 1.5 min/

r 自动

25×25 300

自动 25×25

300

主轴转进给速

刀具刀具规格速度/

号 /mm /(r/min（mm/

背吃刀量/mm 备注）min)T01 25×25 500

手动

25×25

800

2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 1000 50 0.2 自动 T02 25×25 1000 50 0.2 自动 T02 25×25 1000 50 0.2 自动 T02

25×25

1000

0.2

自动 11 12 13 14 15 002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 的圆柱表面 精车30°的锥面 精车ф2330°锥面 的外圆柱表面

T02 25×25 T02 25×25 T03 T04 T04 T01 T02 T02

25×25 25×25 25×25

25×25 25×25 25×25

1000 50 1000 50 800 300 300 800 800 800 800 800 800 50 50 50 150 150 150 150 150

0.2 0.2 2 2 2 2 2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

自动 自动 自动 自动 自动

手动 自动 自动 自动 自动 自动 自动 自动 自动 自动 自动 自动 ×10mm ф23切槽5×1.5mm 粗车фMD×1.5mm 精车фMD×1.5mm ф18的外圆柱表面 фMD×1.5螺纹面 фMD×1.5螺纹面

平右端面 右端面 粗车R5mm的圆弧 R5的曲面 粗车R17mm 的圆弧 R17 的曲面 粗车Sф29mm的车Sф29R5的曲面 ф23的圆柱面 的球面

T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T03 25×25 球面

粗车R5mm的圆弧 粗车ф×23×4.406mm 精车R5mm的圆弧 R5的曲面 精车R17mm 的圆弧 R17 的曲面 精车Sф29mm的Sф29的球面

1000 50 1000 50 1000 50 1000 50 1000 50 800 球面

精车R5mm的圆弧 精车ф23×4.406mm 切槽5±0.04mm R5的曲面 ф23的圆柱面

Ф19.5的圆柱表面

表2.8.2 数控车削加工工序卡片（2）

2.9编程误差及其控制 2.9.1编程误差

编程阶段的误差是不可避免的，误差来源主要有三种形式：近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度，本次加工主要误差是计算误差与圆弧相切的切点坐标及未知交点坐标值。因为这是经过笔算的数值，存在着较大的误差。2.9.2误差控制

为了尽可能的减少笔算误差，采取在AutoCAD上按其尺寸精度绘出零件图，再利用“工具” ─→“查询” ─→“点坐标”捕捉各圆弧切点坐标，其精度达到0.001级，这样能有效地将误差控制在（0.1～0.2）倍的零件公差值内。

第三章.编程中工艺指令的处理

3.1常用G指令代码功能表

3.1.1 数控车床G功能指令（HNC-22T）

代码 *G00 G01 G02 G03 G33 G04 G07 *G11 G12 *G17 G18 G19 G20 组 意义 代码

快速点定位 G28 直线插补 G29 01 顺圆插补 *G40 逆圆插补 G41 螺纹切削 G42 00 暂停延时 G43 16 虚轴设定 G44 单段允许 *G49 07 单段禁止 *G50 XY加工平G51 面

ZX加工平G24 02 面

YZ加工平*G25 面

08 英制单位 G68

组 00 09

意义 回参考点 参考点返回 刀径补偿取消 刀径左补偿 刀径右补偿 刀长正补偿

03

05

代码

组

意义

局部坐标系设定 机床坐标系编程 工件坐标系1～6选择 工件坐标系设定 宏指令调用

G52

00

G53 *G54～G59 G92 G65 00

04 注：①表内00组为非模态代码；只在本程序内有效。其他组为模态指令，一次制定后持续有效，直到被其他组其他代码所取代。②标有*的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。

3.2常用M指令代码功能表

表3.1.2 常用M指令代码

代码 作用时作用时作用时组别 意义 代码 组别 意义 代码 组别 意义 间 间 间

程序暂主轴准★ ★ M00 00 M06 00 自动换刀 M19

停 停

程序结条件暂★ 开切削液 M30 ★ M01 00 M07 # 00 束并返

停

回

程序结更换工b 开切削液 M60 ★ ★ M02 M08 # 00 束 件 M03 M04 M05 # # ★ 主轴正

M09 转 a 主轴反M10

转 主轴停

M11 转

★

c

松开

关切削液 M98 夹紧

M99

00 00

子程序调用 子程序返回

注：①表内00组为非模态代码；其余为模态代码，同驵可相互取代。

②作用时间为“★”号者,表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“# ”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。

第四章 程序编制及模拟运行、零件加工或程序段号 001 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N09 N10 N11 N12 N13 N14 N15 N16 N17 N18 N20 N21 N22 N23 N24 N25 N26 N27 N28 N29 N30 N31 N32 N33

精度自检

程序内容 程序注释

%0001

；程序起始行 T0101

；右端面外圆车刀 M03S800

；主轴正转 G00X35Z3

；循环起点 M08

；开切削液 G71U1R2P06Q13X0.2Z0.2F150

；粗车轮廓 G00X18Z3S1000

；快速定位 G01Z0F50

；精车起点 X21Z-1.5

；精车倒角 Z-25

；精车ф21的外圆 X28

；精车ф28的端面 Z-38.169

；ф28的外圆表 X23.05Z-47.5

；30°的锥面 G01W-10

；фE的外圆面 G00X100

；退刀快速定位 Z100

；退刀快速定位 T0202

；换切槽刀 G00X32Z-25

；快速定位 G01X18F10

；切槽至ф18 G04P3

；暂停修光 G00X25

；快速定位 W1.5

；快速定位 G01X21

；倒角起点 X18W-1.5

；倒角1.5 G04P3

；暂停修光 G00X100

；退刀快速定位 Z100

；退刀快速定位 T0303

；换外螺纹车刀 G00X30Z3S300

；车螺纹循环起点 G76C2R2E3A60X19.04Z-22K0.974U0.32V0.16Q0.5F1.5

；车螺纹

G00X100Z100

；退刀快速定位 M09

；关切削液 M05

；主轴停转 20 N34 002 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N09 N10 N11 N12 N13 N14 N15 N16 N17 N18 N19 N20 N21 N22 N23 N24 N25 N26 N27 M30 %0001 T0101 M03S800 G00X30Z3 M08 G71UI1R2P06Q12E0.2F200 G00X5.844Z3S1000 G01Z0F80 G03X15.582Z-6.136R5 G02X22.420Z-20791R17 G03X24.542Z-37.739R14.508 G02X23.05Z-40.406R5 G01Z-44 G000X100 Z100 T0202 G00X35Z-46.5 G01X19F10 G04P3 G00X35 Z-47.5 G01X19 G04P3 G00X100 Z100 M09 M05 M30

；程序结束并返回

；右端面外圆车刀 ；主轴正转 ；循环起点 ；开切削液 ；粗车轮廓 ；快速定位 ；精车起点

；精车R5的圆弧 ；精车R17的圆弧 ；精车ф29的圆弧 ；精车R5的圆弧 ；фE的外圆面 ；退刀快速定 ；退刀快速定位 ；换切槽刀 ；快速定位 ；切槽至ф19 ；暂停修光 ；退刀 ；快速定位 ；切槽至ф19 ；暂停修光 ；退刀 ；退刀 ；关切削液 ；主轴停转

；程序结束并返回

4.1程序编制

注:程序编制中有关数值单位一律采用毫米(mm)制

4.2模拟运行

数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次 调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。

（注：这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患。）

4.3零件加工

装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。

4.4精度自检

将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。看是否达到零件的技术要求即可。

总结

=大学生活即将结束，但在这段时间里面觉得自己是努力并快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。

在设计中得到了老师和小组同学的指导与帮忙，非常感谢！同学都是那么认真投入，相互支持和鼓励的奋进，想像我们以后在工作中也会有这种拼搏的精神。

附 录

主要仪器设备： 数控车床

车工技师组合件加工工艺分析实例 篇6

装配图

（一）装配图

（二）件5：定位棒

一、组合件加工纲要

1.竞赛时间：360分钟。

2.竞赛内容：完成十字孔四件套组合件加工，并按装配图

（一）、（二）所示两种形式装配，保证相关技术要求。选手赛前自制件5定位棒。

3.评分说明：本项目按项配分，合格得分，不合格不得分。

4.毛坯准备：Ф80X100，Ф70X280。5.车床准备：CA6140A，四爪卡盘。

二、组合件加工工艺分析

本组合件共由5个零件组合而成，其中零件5在赛前自行准备，现场加工零件1至零件4。

本组合件主要包括车工加工课题：内外圆柱面的加工、内外圆锥面的加工、内外三角螺纹的加工、内外双线梯形螺纹的加工、内外沟槽的加工、滚花、十字孔的加工等。

本组合件中各零件的直径公差等级可达IT6、长度公差等级可达IT10、三角螺纹为6级精度、梯形螺纹为7级精度；粗糙度值要求达到1.6；加工、测量等项目共100多项。

由此可见，此组合件加工难度大，时间紧。其中，十字孔的加工难度较大，需部分零件加工完成进行装配后找正加工方可保证其位置精度；双线梯形螺纹的导称为6，螺距为3，螺距较小，加工难度大；装配后的轴向尺寸要求较高，多由锥配及台阶来保证，这样对单件轴向尺寸控制上加大了难度。因此必须选择合理的加工工艺、合理分配单件加工时间、合理的选择加工刀具及量具，才能较好的完成工件的加工。具体工艺分析及加工工序安排如下：

工序一：件1锥轴加工

件1：螺纹锥轴

础，同时先从简单的做起，出错的几率较小，可提高自信心，逐渐提升状态，这样为后续加工起到良好的保证。

1.装夹方式：四爪卡盘直接装夹（用Ф70X280毛坯），伸出长度125mm左右，由于四爪卡盘夹紧力大，所以不用顶尖支撑，同时可提高长度测量速度。

2.加工步骤：车端面→由大到小逐个粗车各外圆→精车端面→精车各外圆→车退刀槽→粗精车三角螺纹→车削外圆锥→倒角→滚花→切断。

3.加工要点：①锥轴上的立孔先不进行加工。②滚花一定安排在最后，同时滚花前的直径要小0.32～0.64mm，粗糙度值要大。③切断后，件1暂不加工。

工序二：件4螺杆套加工

件4：螺杆套

首先加工锥轴。在加工组合件类的工件，尽量先从相对简单的轴类工件做起，因为轴类件是配合的基

加工螺杆套。第二个件加工选择螺杆套，是考虑到它与件1锥轴通过圆锥和三角螺纹进行配合，这样加工内圆锥及内三角螺纹时可用锥轴的外圆锥及外三角螺纹进行配作。

1.装夹方式：四爪卡盘直接装夹，由于加工完件1后毛坯没被卸下，这时只需松开2个卡爪，将毛坯伸出80长，然后再将这2个卡爪夹紧，此时不用进行找正。

2.加工步骤：车端面→钻孔→粗车各外圆→精车端面→粗精车内三角螺纹底径及内圆锥小端直径→车内沟槽→粗精车内三角螺纹→车削内圆锥→精车个外圆→车退刀槽→车削双线外梯形螺纹→车削外圆锥→倒角→滚花→切断。

3.注加工要点：①加工内圆锥时用件1的外圆锥进行配作，必须保证如图（1）所示两面间隙1mm，公差不超过0.1mm，这样才能保证组合件的总长尺寸。②用螺纹塞规测量内三角螺纹时，要避免测量时出现“堵气”现象，以防测量不准确。

图（1）工序三：件2十字孔套加工

件2：十字孔套

加工十字孔套。第三个件加工十字孔套，可用件1对其内台阶孔进行装配检测。

1.装夹方式：四爪卡盘直接装夹。

2.加工步骤：①首先加工件2的左侧：车端面→钻孔→粗车台阶内孔→粗精车外圆→精车端面→精车台阶内孔→倒角→切断。②再加工件2的右侧：找正→粗精车端面→粗精车外圆→倒角。

3.加工要点：①钻孔时一定要钻通，这样做好台阶孔后，才可用件1去进行装配检查。②件2上的立孔暂不加工。③件2做好后，分别将件1和件4的未加工端面进行加工，保证好长度尺寸。

工序四：件3螺纹套加工

件3：螺纹套

加工螺纹套。第四个件加工螺纹套，螺纹套的左侧用件2进行装配检测，右侧用件4进行装配检测。

1.装夹方式：四爪卡盘直接装夹（用Ф80X100毛坯）。

2.加工步骤: ①首先加工件3的右侧：车端面→钻孔→精车端面→粗精车外圆→车外沟槽→粗精车内圆锥右侧的各内孔（包括内圆锥）→车内沟槽→粗精

车双线内梯形螺纹→车削内圆锥→倒角→滚花→切断

②再加工件3的左侧：车端面→粗车外圆→粗车内台阶孔→精车端面→精车内台阶孔→精车外圆→倒角。

3.加工要点：①钻孔时一定将孔钻通，以防配作梯形螺纹时出现“堵气”现象，使测量不准确。②配作内圆锥时，必须保证如图（2）所示两面间隙3mm。这样才能保证装配后的轴向尺寸。③在加工件3左侧时，务必找正（即径向和轴向都得进行找正，误差不超过0.03mm）

图（2）

工序五：立孔加工

加工立孔。最后加工件1和件2的立孔，由装配图

（一）可见，工件装配后，件

1、件2的立孔由定位棒进行定位，确定部分轴向尺寸。如果分件加工，会由加工的累积误差导致工件无法装配。所以必须将件

1、件2和件4组合好后，再对件

1、件2的立孔进行一次完成加工。

1.装夹方式：如图（3）所示

图（3）

2.加工步骤：找正→钻中心孔→钻通孔→粗精车通孔。

3.加工要点：①完成如图（3）所示的装夹方式，必须在现场利用剩余的毛坯加工出如图（4）所示的两个零件，才能完成装夹。其中自制件1的轴向尺寸5mm制作公差不得超过±0.05mm。②找正利用百分表按“六点原理”来找正。如图（5）所示，1点距立孔圆心距离为34mm,2点距圆心距离为35mm，百分表找立孔竖直位置时百分表读数相差1mm。找正3点和4点对称是确定立孔的轴线与主轴轴线平行。找正5点和6点对称是确定立孔水平位置。当6个点均找正后，立孔的位置也就确定了。

图（4）自制件1 自制件2

图（5）六点原理

薄壁深腔类零件数控加工工艺研究 篇7

薄壁深腔类零件广泛用于一些仪表产品的箱体当中,在以前的加工中经常使用焊接式的机箱,但是由于焊接式机箱在焊接后容易变形,在加工之前必须由钳工校正。而且焊接机箱刚性差,在加工时必须采用专用工装或组合工装来增加工件的刚性。无论是钳工校形还是加工中心补充加工,其加工难度都很大。现在随着随着仪器仪表向小型化方向发展,一些小型机箱采用整体抠制的方法来完成。为了提高效率和保证它的加工精度,在加工中经常采用数控机床加工。

1 加工难点

薄壁类零件采用整体抠制加工时,加工余量大,材料容易变形。传统的加工方法是采用大直径的整体铣刀粗铣,再用较小直径的立铣刀精铣。由于型腔较深,在加工中,刀具的悬伸比一般超过了5:1,有的甚至达到了15:1,刀具刚性很差,再加上有的工件本身的结构工艺性也很差,因此,在加工中往往会出现颤刀和让刀现象,使工件壁厚不均匀,加工底面时,即使采用了很小的下刀螺旋角度,也会产生折刀现象,严重影响了工件的表面质量和加工效率,甚至造成零件的报废。在精铣时,虽然采用了多次进刀,但由于刀具直径太小,悬伸比更大,颤动更加厉害,特别是底面圆弧处,由于刀具的受力突然增加,往往出现断刀现象,导致零件报废。

2 工艺中的处理方法

通过对工件和刀具的理论分析,结合试制零件过程中的一些摸索经验,我们在加工中采取以下几种解决方案。

2.1 高速加工技术的应用

由于薄壁深腔类零件进行整体抠制的时候,加工的余量很大,为了提高加工效率,采用高速加工。高速切削是一种轻切削方式,每刀切削排屑量小,切削深度小,但切削速度大,进给速度较传统的方式高5-10倍,随着切削速度的提高,切削力下降,随切屑带走大部分的热量,能获得较好的表面质量。并且现在很多薄壁深腔类零件用做航空航天上,表面质量要求高,不允许有比较明显的变形,因此采用数控机床高速加工,是一种较好工艺方法。

2.2 零件的整体刚性和刀具的优化

应用高速加工切削技术加工薄壁零件的关键在于切削过程的稳定性。实践证明,随着零件壁厚的降低,零件的刚性会急剧减小,加工变形增大,容易发生切削颤动,影响零件的加工质量和加工效率。为此,我们提出了充分利用零件整体刚性的刀具路径优化方案。在切削过程中,尽可能地利用零件的未加工部分作为正在铣削部分的支撑,使切削过程处在刚性较佳的状态。对于侧壁的加工,在刀具能够承受的范围内,尽量采用增加切宽(ae)、减小切深(ap)的方法。

充分利用零件的整体刚性(见图1a图),为防止刀具对侧壁的干涉,可以选用或设计特殊形状的铣刀(比如现在比较通用的缩颈圆鼻刀),以降低刀具对工件的影响(见图1b图)。对侧壁的加工,尽量采用较大直径的刀具来加工,以保证刀具的刚性和稳定性。

2.3 进刀方式和走刀轨迹的优化

矩形薄壁零件的深型腔加工,铣刀从工件中间位置倾斜(或螺旋)下刀,在深度方向铣到最终尺寸,然后走刀由中间向四周螺旋扩展至侧壁。该方法较为有效地降低了切削变形及其影响,降低了由于刚性降低而发生切削振动的可能,零件的质量和加工效率也有了显著提高。

2.4 圆角加工时的刀具路径优化

一般的刀具路径,采用的都是等切厚切削,即在一次走刀过程中,径向切深为一定值。但是,在圆角过渡处加工问题较大,在高速加工薄壁结构件时问题尤为显著,可以发现,刀具在圆角处的切削力有显著的突变。我们在试切时发现,刀具在圆角加工时有振动,并且有伴有摩擦刺耳的声音。因为圆弧切削是二轴联动,不能仅改变其中一个方向的铣削参数,在圆弧处最容易出现断刀现象。

针对圆角加工问题,我们提出细化圆角刀具路径的方法。在等切厚时,当刀具由直线走刀过渡到圆弧走刀时,切入角θb会增大。

对应公式如下:

直线切削时(图4)cosθb=1-C1/r

圆角切削时(图5)cosθb=1-Cc/r-Cc(r-0.5Cc)/rR

式中θb———切入角

C1———直边铣削时的径向切深

Cc———圆角铣削时的径向切深

r———铣刀半径

R———刀具中心轨迹在圆角处的半径

显然,当C1=Cc时,刀具由直线走刀过渡到圆弧走刀的时候,由于切入角的增大而使刀具与工件的接触面积增大,从而引起切削力的突然增大并容易产生震动。切削力的突变造成刀具和工件的加工变形增大,零件的尺寸误差加大,而切削力的震颤则会在圆角处产生振纹,影响零件的加工质量。为了解决这种问题,我们可以对刀具路径进行优化,可以通过手动改变切削参数,来达到优化的效果。也可以通过CAM软件(如UG等)来设定好加工路线,这样比手工编制更快捷,这也是今后机械加工的趋势。

2.5 加工方法的选择

工件在试切时,我们发现顺逆的效果要比逆铣时好。因为逆铣时,切削厚度是由薄到厚,在切削刃刚接触工件时后刀面与工件之间的摩擦较大,容易引起振动,在拐角处会出现严重的斜向振纹;顺铣则刚刚相反,虽然顺铣的切削力稍大于逆铣的切削力,但是在切削拐角处不会产生明显的振纹。不过顺铣时切削厚度是由厚到薄,对工件和刀具的冲击力较大,在加工时尽可能减少刀具的悬伸长度和增加工件的刚性。

3典型零件铣削加工时工艺处理方法

图4就是一个典型的薄壁深腔型零件(由于是军品零件,为了零件的保密性,省去尺寸和表面粗糙度),制定的工艺路线为:先将零件粗铣一个129×103的通腔,然后进行一次热处理,这样既保证了零件在精铣时的刚性,又释放了大部分的材料应力,减小了零件在精加工中过程中的变形。精铣时,先加工较深一侧的型腔,用未加工部分作为支撑,保证零件的整体刚性。先用准6的加长钻头(160mm长)钻出六个安装用的孔(这六个孔分布在底面台阶上),再分别选用两把准20的铣刀加工零件的侧壁,其中一把悬伸较短,加工侧壁的上半部分,另一把准20的铣刀悬伸116mm,加工侧壁的下板部分,由于刀具直径较大,加工工件侧壁时,刀具还能保持一定的刚性,减少刀具的振动,保证了工件侧壁的表面质量;在铣削型腔圆角时,为了减少工件对刀具的冲击,减小振动,避免在圆角处产生振纹,必须使刀具在切削工件圆角时进行减速,通过CAM软件的参数设定,优化了切削参数(圆角参数优化设定见图4右侧),把切削速度逐步降低到直线铣削时的30%。最后,选用准12的加长立铣刀进行清角加工,保证工件根部圆角的设计要求,由于工件圆角处已经钻了一个准6的孔,此时,就可以采用插铣的方式来对工件进行清角。

先加工型腔较深一侧的型腔,使刀具刚性最差时,能最大程度的保证工件的刚性,后加工型腔较浅一侧的型腔时,可以选用直径较小的刀具,刀具悬伸也可以缩短,工件内部用衬垫支撑住,既保证了工件的刚性,又减小了刀具切削力,从而使整个零件在加工过程中变形较小,保证了零件的加工质量。在实际加工中,我们采用了这种方法,取得了良好的效果。

参考文献

[1]丁学恭.基于薄壁矩形深腔体防变形数控加工工艺研究.现代制造工程,2006,(07).

薄壁零件数控车工加工工艺论文 篇8

关键词：薄壁零件；铣销加工；振动；加工工艺；优化

中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）21-0010-02

虽然薄壁零件在现代工业生产中占据十分重要的地位，但其在加工过程中，因零件本身结构、形状的复杂，加工工艺的不够成熟，及加工过程中会受到振动等因素的影响，使得薄壁零件数控加工的精度与加工质量常常会受到不利影响，难以满足工业生产要求。

若薄壁零件数控加工精度与质量得不到保证，那么行业发展将会受到严重限制。所以，分析薄壁零件加工振动与加工工艺至关重要。

1 薄壁零件基本内容

壁非常薄的零件即为薄壁零件。薄壁零件采用数控加工工艺的步骤主要包括三部分，即设计编程、加工和成品检验。

设计编程阶段就是对欲生产的薄壁零件结构、形状、规格等进行设计，并对该零件的加工工艺进行编程；

加工阶段就是按照设计要求利用事先编好的程序对薄壁零件进行数控加工；

成品检验阶段就是对加工好的薄壁零件成品的质量、精度、规格等进行抽样检查与合格验收[1]。

对于这种零件要满足薄壁条件，就意味着零件的强度与抗变形能力会变差，而在薄壁零件各种工艺加工过程中，热处理、铣销、硬化处理等流程均会造成薄壁零件的变形，所以加工精度控制在薄壁零件生产加工过程中是非常重要的一环。

2 薄壁零件的加工振动分析

2.1 薄壁零件的铣削加工振动

在薄壁零件加工过程中，受零件本身特性的影响，铣销加工时零件往往会因受到刀具铣销力的作用而发生弹性偏转，从而容易产生加工振动，对薄壁零件的加工质量与精度带来负面影响，降低零件成品合格率。

所以，在分析薄壁零件加工振动时，由于铣销加工刀具所产生的铣销力是造成加工振动的一个最主要原因，因而需要重点分析铣销力这一因素[2]。

在实际分析时，首先应对零件的加工振动情况进行分析，然后开展铣销实验，在实验中建立一个薄壁零件振动模型，在该模型下模拟实际加工条件，对产生的铣销力进行判断并与实际误差进行比较，若结果偏小，则说明模型有效，假设成立，那么在实际加工时就可以按照该模型进行加工。

2.2 薄壁零件数控加工精度的影响因素

结合实践经验，从薄壁零件的加工过程来看，零件自身结构特性、处理工艺、使用刀具、装夹方式等都是影响薄壁零件数控加工精度的主要因素。

由于零件本身壁薄，抗变形能力差，强度低，材质本身轻薄，因而在外力的作用下很容易发生变形、弹性偏转等现象，这就会引起加工振动，而加工振动的产生无疑会严重影响薄壁零件加工精度。例如，零件装夹装置，当装置受到外力作用时，零件在夹紧的状态下就会形成与装置类似的形状，导致薄壁零件形状发生改变，按照原来的程序可能就会出现不适应现象，影响薄壁零件加工精度[3]。

不同刀具切入角度对薄壁零件所产生的变形影响也较为明显。由于刀具类型、角度的不同对薄壁零件表面粗糙度产生的适应性也不同，在数控机床加工或铣销加工过程中，主偏角角度大小直接决定着薄壁零件径向切削力的受力情况。

3 薄壁零件加工工艺的优化对策

3.1 合理选择刀具等加工工具

刀具的类型、刀具路径、切入角度等都会给薄壁零件数控加工精度带来影响，只有刀具类型适合，刀具路径与角度设置合理，薄壁零件的数控加工精度才能得到有效提高，质量才能得到较好保证。

所以，优化薄壁零件加工工艺，合理选择刀具非常重要[4]。为保证刀具选择的恰当合理，在选择时首先应对车床的类型进行充分考虑，根据不同车床选用相适应的刀具，如对于车螺纹一般适宜选用机夹刀，对于外圆的精车一般适宜选用90度合金刀具，对于镗孔用镗刀以机夹刀为宜等。

合理选择刀具不仅能够较好的满足薄壁零件刚性要求，而且可以较好的避免加工过程中因刀钝而换刀情况发生。在保证刀具选择合理的前提下还应对铣销参数进行合理设计，包括铣销深度、铣销力大小、铣销速度等。

3.2 充分考虑零件的结构特性

由于零件本身的结构特性也是影响薄壁零件数控加工精度的一个重要因素，所以在优化薄壁零件加工工艺时需要对零件的结构特性进行充分考虑。

首先，对零件材质的特性进行充分考虑，思考薄壁零件在加工过程中可能承受的铣销力大小，然后对零件的结构、形状、应用场合等进行综合考虑，科学设计零件结构与形状，确保零件在该领域有着良好的适应性。

此外，还需考虑的内容有零件加工精度、装夹位置，夹紧力大小等，深入分析装夹可能给薄壁零件带来的变形，对精密薄壁零件的定位、装夹位置进行重点分析，预测装夹位置可能给零件带来的外力大小与作用方向，以便对零件铣销加工方式、刀具路径与速度等进行合理设定。

通过对零件本身结构特性的充分考虑，提高薄壁零件对数控加工工艺的适应性与抵抗性，提高薄壁零件数控加工精度，优化零件加工工艺。

3.3 改进零件装夹方式

装夹装置给薄壁零件产生的装夹力是影响薄壁零件数控加工工艺水平与加工精度的重要因素之一，改进装置对零件的装夹方式，可以减小装夹力对薄壁零件数控加工工艺的影响。就加工实际情况而言，若薄壁零件刚度较小、强度较低，那么在数控加工过程中，装夹力较大就容易造成零件变形。

实际上，除了装夹力之外，支撑力也会对薄壁零件产生一定影响[5]。支撑力的存在是为弥补薄壁零件本身刚度较小一缺陷，若支撑力过大不但不会起到支撑的作用，反而会增加薄壁零件外力作用。

因此，通常情况下支撑力应作用在薄壁零件强度较小的表面之上，而装夹力应作用在薄壁零件刚度较大的表面之上，通过装夹力与支撑力的合理布置，从而起到一个良好的弥补作用，改进薄壁零件装夹方式，实现薄壁零件数控加工工艺的优化。

对于装夹装置与装夹位置的改进，需要在进行大量详细数据分析的基础上，由专业人士制定出一套具体的、切实可行的改进方案，实现装夹装置与装夹位置的改进。

3.4 修正刀具路径

刀具路径作为影响薄壁零件数控加工精度与质量的重要因素之一，有必要对给薄壁零件加工精度造成负面影响的路径进行修正。

在薄壁零件正常加工过程中，对于刀具路径的确定首先得对薄壁零件的变形情况进行充分考虑，因为薄壁零件变形情况直接影响着零件自身的加工质量，而其变形程度在一定程度上由刀具路径所决定。

在充分考虑加工过程中夹紧与铣销可能对薄壁零件造成的变形及回弹量前提下，通过试验等方式不断对刀具路径即入刀位置与切割方向进行调整和修正，并对刀具路径进行补偿，使刀具路径对薄壁零件加工时所产生的变形等影响降至最低限度。

由于薄壁零件铣销加工是一个动态的持续进行的过程，因而对于刀具路径的修正也应随时跟进。这就需要加工人员对薄壁零件加工过程中的状态进行全面细致的观察，只要状态出现偏差就立刻修正刀具路径，确保刀具路径在整个加工过程中均被控制在正确的轨道之上。

总之，刀具路径的修正是提高薄壁零件数控加工精度，优化加工工艺的一个有效手段。

4 结 语

在我国推动经济、技术发展过程中，作为汽车、航空航天、工业等诸多领域主要机械零部件的薄壁零件，在其中发挥着巨大的作用。

随着社会的不断进步，相关制造企业应总结经验教训对薄壁零件加工工艺、数控车车床、铣销加工工艺等进行不断优化完善，以提高薄壁零件加工精度和加工质量，为国内航空航天、工业等的发展注入新的生机与活力。

参考文献：

[1] 朱婧怡. 基于加工误差综合分析的薄壁件工艺顺序及参数优化方法 研究[D].上海：东华大学，2010.

[2] 俞松.薄壁零件的加工振动分析与加工工艺研究[J].品牌，2014，11：292.

[3] 刘学航，周为，周文超，等.振动频谱分析协助下薄壁零件加工工艺参数 优化[J].机床与液压，2015，08：38-40+43.

[4] 姜晓华.薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性分析[D].沈阳：东北大 学，2010.

薄壁零件数控车工加工工艺论文 篇9

【关键词】数控加工 工艺分析 加工方案

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）06B-0084-03

随着我国制造业快速发展，数控机床已经普遍装配到各生产一线。它具有适应性强、加工精度高、尺寸一致性好、生产效率高、容易实现复杂形状及曲面零件的加工、有利于生产管理的现代化等优点。在数控车床的零件加工中，加工工艺分析、零件的加工顺序和程序编辑是影响加工质量和加工效率的关键因素。不管是手工编程还是软件编程，在编辑程序前都需要对零件图进行加工工艺的分析、拟定加工顺序和装夹方案、合理选用刀具和车削参数，处理好零件的加工工艺问题（如装夹位置、加工路线等）。这样才能有效地提高数控机床的利用率，改善零件加工质量。

对于数控、模具等机械类专业的学生来讲，毕业后大多将从事数控加工、模具制造、机械制造等行业。所以学好数控技术对以后从事机械加工相关的工作有着重要的意义。

一、数控编程的方法

数控机床编程常用到的有两种方法：第一种是手工编程；第二种是使用编程软件编程。这两种程序的编辑方法都有各自优点和缺点，加工范围也有所不同。手工编辑的程序比较简单精炼、容易读懂、程序修改方便，相对简单的零件就比较适合用手工编程，遇到相对复杂的曲面零件，手工编程就难以编程了。软件自动编程是指使用计算机编程软件来编制数控加工程序，软件编程具有效率高、不易出错、操作可靠安全的特点，对于复杂的曲面零件加工程序也能较容易编写，缺点是软件编程编写的程序比较长、不够简短，另外，由于受到软件本身的限制，有些情况下走刀路径不是很合理，加工时间比较长。所以，不同的零件加工编序要选择合适的编程方式。

二、零件加工工艺分析

以下面的零件加工为例，对零件加工工艺进行分析。

（一）零件图

见图1-1

（二）工艺性分析

如图1-1所示，工件的加工形面较多，有圆柱、圆弧、外槽、外螺纹、倒角等。加工时，要考虑工件的变形及调头后工件的找正等问题。由于工件左端有外槽和螺纹，加工时要考虑到它比右端受力大，但左端Φ40mm外圆长度尺寸较长，可用作加工右端的夹位。故先加工左端，然后夹左端Φ40mm外圆，来加工右端锥面及圆弧等。这样，就可以避免工件调头加工时由于夹紧力不够大而容易导致掉落的现象发生。

（三）数值处理

除圆锥小端直径外，其他编程基点已知。圆锥小直径由以下公式可求：

（D-d）/L=C

式中，D——大端直径（mm）

d——小端直径（mm）

L——圆锥长度（mm）

C——锥度比

圆锥小径计算：

（30-d）/25=0.2

（30-d）=25×0.2

30-d=5

d=30-5

d=25

经计算得知，圆锥小径为 25 mm。

（四）毛坯选择

材料：45#圆钢

尺寸：Φ55 mm×120 mm

（五）零件的装夹方案

在制订加工工艺规程时，很关键的一点是要选择正确的零件的定位基准。定位基准不仅会直接影响到零件的位置精度，而且还会对零件各个外圆的加工顺序产生影响，因此，要想更好地保证零件的加工精度就要选择合理的定位基准。这样做不但能简化零件的加工工序，而且也会提高零件的加工生产效率。

该零件的装夹夹具可用三爪自定心卡盘，三个卡爪可以同步运动且能自动定心，对于装夹要求不高的工件加工来说，可以不用找正。三爪自定心卡盘装夹容易装夹工件，装夹速度快，但相比四爪卡盘来说，它夹紧力小，不适合装复杂形状的零件。在调头装夹时，要用磁性表座对工件进行找正，并加垫铜皮，以防夹伤已经加工好的零件表面，详见表2-1。

（六）工件零点选择

工件零点设定在工件右端面中心处，详见表2-1。

（七）确定加工方案

加工高精度的零件，一般分为粗车加工、半精车加工和精车加工的精度控制方式。第一步先夹持毛坯35 mm处车左端轮廓，车 Φ52 mm的外轮廓长度，车至 75 mm，车 Φ40 mm、Φ30 mm、切退刀槽和外圆槽、车M 30×2 的螺纹。第二步调头找正车圆锥面、Φ30 mm的外轮廓、R4 的圆弧。

该典型轴加工顺序如表2-1零件加工工艺简卡所示：

三、刀具、车削用量的选用

（一）数控刀具的选用

数控车刀的选用和车削用量的参数设定是数控车加工工艺中的重要内容，两者会影响产品的生产效率和零件的加工质量，所以要考虑：（1）车刀要能方便安装和调整；（2）要有较高的刚性、高的耐用度和可靠性；（3）要有较高的自动换刀及重复定位精度。在满足加工要求的前提下，应尽量少垫垫刀片，且车刀长度要尽量短，以提高车刀的刚性。

（二）车削用量的选用

数控车床的切削用量选用原则为，（1）粗车切削要以提高产品的生产效率为主，一般尽量取较大的吃刀量；（2）半精车切削和精车切削时，应根据粗车加工后的加工余量来确定吃刀量。实际加工参数可以查看所用机床的说明书和切削用量手册来确定，同时也要根据加工经验来定。

1.车削的吃刀深度 t 。在数控车床、工件装夹和车刀刚度的允许下，t 可以跟加工余量相同，这样能有效地提高生产效率。

2.进给速度v（mm/r）。进给速度的提高能提高产品生产效率，一般地，粗车为（0.2-0.5）mm/r，精车为（0.05-0.1）mm/r。

3.主轴转速 n（r/min）。一般地，粗车为（600-1000）r/min，精车为（1200-15000）r/min。

四、工艺文件

（一）零件加工刀具卡

用数控车床加工零件的加工刀具卡如表2-2，表2-3所示。

（二）零件加工工艺卡

用数控车床加工零件的工艺卡如表2-4所示。

五、程序编辑

（一）手工编程见表2-5及表2-6

利用手工编程方法进行编程加工时，其编程见表2-5及表2-6。

六、计算机自动编程介绍

计算机软件自动编程是以计算机辅助设计（CAD）建立起来的零件几何模型作为基础，以计算机辅助制造软件（CAM）为手段，通过零件图形交互方式生产加工刀迹轨迹和加工程序的方法，称为计算机软件自动编程，简称自动编程。这种编程的方法通常使用于曲面或曲线和形状比较复杂的零件编程加工，而数控车自动编程软件常用的有“CAXA数控车”和 “Mastercam”等，在此不作具体的介绍。通过对本零件的加工，可掌握工件加工的一些常用的步骤和流程，并从中学会分析零件图纸、制订加工工艺、选择正确的加工路线、合理选择刀具和切削用量、软件编程，为以后工作打下坚实的基础。

【参考文献】

[1]李一民.数控机床[M].南京：东南大学出版社，2005

[2]眭润舟.数控编程与加工技术[M].北京：机械工业出版社，2006（第一版）