数控车削加工工艺研究

数控车削加工工艺研究（精选10篇）

数控车削加工工艺研究 篇1

1 问题思考

数控车削加工主要包括工艺分析、程序编制、装刀、装工件、对刀、粗加工、半精加工、精加工。而数控车削的工艺分析是数控车削加工顺利完成的保障。数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。

其主要内容包括以下几个方面:1) 选择并确定零件的数控车削加工内容;2) 对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;3) 工具、夹具的选择和调整设计;4) 切削用量选择;5) 工序、工步的设计;6) 加工轨迹的计算和优化;7) 编制数控加工工艺技术文件。

观察很多数控车的技术工人, 阅读了不少关于数控车削加工工艺的文章, 发现大部分的使用者采用选择并确定零件的数控车削加工内容、零件图分析、夹具和刀具的选择、切削用量选择、划分工序及拟定加工顺序、加工轨迹的计算和优化、编制数控加工工艺技术文件的顺序来进行工艺分析。

但是我分析了上述的顺序之后, 认为加工步骤可以调整。因为整个零件的工序、工步的设计是工艺分析这一环节中最重要的一部分内容。工序、工步的设计直接关系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的设计不合理将直接导致零件的形位公差达不到要求。换言之就是工序、工步的设计不合理直接导致产生次品。

2 分析原因

目前, 数控车床的使用者的操作水平非常高, 并且能够独立解决很多操作上的难题, 但是他们的理论水平不是很高, 这是造成工艺分析顺序不合理的主要原因。造成工艺分析顺序不合理的另一个原因是企业的工量具设备不足。

3 解决问题

其实分析了工艺分析顺序不合理的现象和原因之后, 解决问题就非常容易了。需要做的工作只是将对零件的分析顺序稍做调整就可以。

我认为合理的工艺分析步骤应该是:1) 选择并确定零件的数控车削加工内容;2) 对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;3) 工序、工步的设计;4) 工具、夹具的选择和调整设计;5) 切削用量选择;6) 加工轨迹的计算和优化;7) 编制数控加工工艺技术文件。

3.1 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。

1) 选择基准

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。

2) 节点坐标计算

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。

3) 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。

3.2 工序、工步的设计

1) 工序划分的原则

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。

2) 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, 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。

3.3 夹具和刀具的选择

1) 工件的装夹与定位

数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面, 尽量减少装夹次数, 以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件, 通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件, 则以内孔为定位基准。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。实际操作时应合理选择。

2) 刀具选择

刀具的使用寿命除与刀具材料相关外, 还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大, 能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下, 采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命, 提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类, 即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

3.4 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υ) 及进给速度F (或进给量f) 。

切削用量的选择原则, 合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求, 以及刀具的耐用度去选择。也可结合实际经验采用类比法来确定。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υ。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。主轴转速S (r/min) 可根据切削速度υ (mm/min) 由公式S=υ1000/πD (D为工件或刀/具直径mm) 计算得出, 也可以查表或根据实践经验确定。

4 结论

数控机床作为一种高效率的设备, 欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点, 除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外, 还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺, 以得到最优的加工方案。

参考文献

[1]周鹏.数控车削加工工艺性分析.消费导刊:理论版, 2009 (1) .

[2]信丽华, 朱建军.数控车削加工工艺的探讨.上海工程技术大学学报, 2006 (2) .

数控车削加工工艺研究 篇2

关键词：数控车床 车削加工工艺 工艺分析

一、问题的提出

数控车削加工主要包括工艺分析、程序编制、装刀、装工件、对刀、粗加工、半精加工、精加工。而数控车削的工艺分析是数控车削加工顺利完成的保障。

数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。主要内容包括以下几个方面:

(一)选择确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图进行数控车削加工工艺分析;(三)工具、夹具的选择和调整设计;(四)切削用量选择;(五)工序、工步的设计;(六)加工轨迹的计算和优化;(七)编制数控加工工艺技术文件。

但是分析了上述的顺序之后,发现有点不妥。因为整个零件的工序、工步的设计是工艺分析这一环节中最重要的一部分内容。工序、工步的设计直接关系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。设计不合理将直接导致零件的形位公差达不到要求，导致产生次品。

二、分析问题

数控车床的`使用者的操作水平较高,能够独立解决很多操作难题,但理论水平不是很高,这是造成工艺分析顺序不合理的主要原因， 造成工艺分析顺序不合理的另一个原因是企业的工量具设备不足。

三、解决问题

笔者认为合理的工艺分析步骤应该是:

(一)选择并确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;(三)工序、工步的设计;(四)工具、夹具的选择和调整设计;(五)切削用量选择; (六)加工轨迹的计算和优化;(七)编制数控加工工艺技术文件。 本文主要对二、三、四、五三个步骤进行详细的阐述。

(一)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。

1.选择基准

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。

2.节点坐标计算

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。

3.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。

(二)工序、工步的设计

1.工序划分的原则

(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。

2.确定加工顺序

(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,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。

(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。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。

(三)夹具和刀具的选择

1.工件的装夹与定位

数控车削加工中尽可能一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面,尽量减少装夹次数,以保证加工精度。对于轴类零件,通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件,则以内孔为定位基准。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。操作时应合理选择 。

2.刀具选择

刀具的使用寿命除与刀具材料相关外,还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大,能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下,采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命,提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

(四)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υ)及进给速度F(或进给量f )。

切削用量的选择原则,合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求,以及刀具的耐用度去选择,也可结合实际经验采用类比法来确定。

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υ。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。主轴转速S(r/min )可根据切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000/πD(D为工件或刀/具直径 mm)计算得出,也可以查表或根据实践经验确定。

三、结 语

数控机床作为一种高效率的设备,欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点,除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外,还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺,以得到最优的加工方案。

参考文献：

数控车削加工工艺研究 篇3

[关键词]数控车削工艺 加工质量 生产效率

数控车削是数控加工中最广泛的加工方法之一，同常规加工方法相比，加工效率和加工精度更高，可加工出形状更为复杂的零件。要充分发挥数控机床的这一特点，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。笔者现从生产实践出发，对数控车削加工中常见的工艺问题略作探讨。

1.数控加工工序的划分

在数控机床上加工零件，工序比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序，常用的工序划分原则有两种：保证精度原则；提高生产效率的原则。

2.车刀刀位点的选择

在数控加工中，刀位点的选择一般遵循以下规则：立铣刀和端铣刀的刀位点应是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球头的球心；钻头的刀位点应是钻尖；车刀应是假想刀尖或刀尖圆弧中心。

在数控车削中，从理论上讲可选择刀具上任意一点作为刀位点，但为了方便编程和保证加工精度，刀位点的选择有一定的要求和技巧，因此在选择刀具刀位点时还应注意这些要求和技巧。

3.可转位刀具刀片形状的选择

数控车削中广泛采用机夹可转位刀具，它是提高数控加工生产率，保证产品质量的重要手段。可转位车刀刀片种类繁多，使用最广的是菱形刀片，其次是三角形刀片、圆形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形锐角不同有80°、55 °和35°三类。

80°菱形刀片有两种刀尖角。100°刀尖角它的两个刀尖强度高，一般用于75°车刀，用于粗车外圆、端面。80°刀尖角的两个刀刃强度较高，不用换刀即可加工端面或外圆，也用于加工台阶孔的内孔车刀。同时，这种刀片的可夹固性好，定位方式可靠，且刀尖位置精度仅与刀片本身的外形尺寸精度相关，转位精度较高，适合数控车削。

35°菱形刀片因其刀尖角小，干涉现象少，多用于车削工件的复杂型面或开挖沟槽。

4.分层切削时刀具的终止位置

当某外圆表面的加工余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始要注意防止走刀至终点时背吃刀量的突增。如设以 90°主偏角的刀具分层车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e (e=0.05)。如果 e=0，即每一刀都终止在同一轴向位置上，车刀主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。如分层切削时的终止位置作出层层递退的安排，有利于延长粗加工刀具的使用寿命。

5.“让刀” 时刀补值的确定

对于薄壁工件，尤其是难切削材料的薄壁工件，切削时“让刀” 现象严重，导致所车削工件尺寸发生变化，一般是外圆变大，内孔变小。“让刀” 主要是由工件加工时的弹性变形引起，“让刀” 程度与切削时的背吃刀量密切相关。采用“等背吃刀深度法”，用刀补值作小范围调整，以减少“让刀”对加工精度的影响。

6.切槽的走刀路线

较深的槽型，在数控车床上常用切槽刀加工，如果刀宽等于要求加工的槽宽，则切槽刀一次切槽到位，若以较窄的切槽刀加工较宽的槽型，则应分多次切入。合理的切削路线是：先切中间，再切左右。因为刀刃两侧的圆角半径通常小于工件槽底和侧壁的转接圆角半径，左右两刀切下时，当刀具接近槽底，需要各走一段圆弧。如果中间的一刀不提前切削，就不能为这两段圆弧的走刀创造必要的条件。即使刀刃两侧圆角半径与工件槽底两侧的圆角半径一致，仍以中间先切一刀为好，因这一刀切下时，刀刃两侧的负荷是均等的，后面的两刀，一刀是左侧负荷重，一刀是右侧负荷重，刀具的磨损还是均匀的。机夹式的切槽刀不宜安排横走刀，只宜直切。

7.车削时的断屑问题

数控车削是自动化加工，如果刀具的断屑性能太差，将严重妨碍加工的正常进行。为解决这一问题，首先应尽量提高刀具本身的断屑性能；其次应合理选择刀具的切削用量，在切削用量参数中，对断屑影响最大的是进给量，其次是背吃刀量。进给量增大可使切屑厚度增加，在切屑受卷曲或碰撞时较易折断，避免产生妨碍加工正常进行的条带形切屑。数控车削中，如果断屑不理想，必要时可在程序中安排暂停，强迫断屑；还可以使用断屑台来加强断屑效果。使用上压式的机夹可转位刀片时，可用压板同时将断屑台和刀片一起压紧；车内孔时，则可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。

8.小结

由于数控车削加工过程是自动连续进行的，不能像传统加工时操作者可以适时地进行调整（如车削中的断屑），所以在数控编程时，必须认真分析加工过程中的每一个细小环节，制定更为详尽的数控车削加工工艺方案，其工艺方案的好坏将直接影响机床效率的发挥和零件的加工质量。

参考文献

数控车削加工工艺分析 篇4

1 数控车削加工工艺具体的分析

1.1 零件图的具体分析

(1) 数控车削工艺首先要考虑的就是零件图的合理性。主要在三方面进行分析, 即零件图上的尺寸标注方法是否适和数控机床的加工要求、分析节点坐标的计算和分析被加工零件的精度与技术程度要求。

(2) 零件图上的尺寸标注方法是否适和数控机床的加工要求, 这决定了加工零件的合理性, 同一基准下直接给出标注尺寸, 可以使设计、工艺、测量的基准和编程原点统一起来。这样就可以避免不必要的麻烦, 使各种编程计算得到简单化。

(3) 分析节点坐标的计算, 在对零件进行加工中包括手工编程与自动编程, 在手工编程时要计算出每个节点坐标, 在自动编程时则要定义所有几何元素。所以, 在进行分析零件图时, 要分析节点坐标的计算。

(4) 分析被加工零件的精度与技术程度要求, 想要选择出零件合理地加工方法、装夹方式及切削用量等等, 必须分析出零件具体尺寸加上高超的技术水平。充分考虑各种可能性, 做好假如达不到预想效果时的补救措施, 在既定目标下完成好各个环节, 并及时根据实际情况变换切削速度, 任何情况下都要保证工作质量, 事实就是, 不掩盖事实。

1.2 分析加工中如何选择夹具与刀具

装夹的最低次数是提高加工效率的表现, 同时要确保精准的加工质量。零件本身的外圆柱面是轴类零件的定位基准, 套类零件则是内孔为基准, 合理选择夹具非常重要;刀具选择也有技巧可循, 寿命越长的刀具越能承受越多的切削用量, 直径越大的刀具寿命越长。尖形、圆弧形和成型车刀是最常用的刀具。

1.3 工序的科学划分

(1) 保持精度原则和提高生产效率原则是数控机床加工时的两种划分原则。保持精度也就是工序要尽量集中, 粗、细在完成过程中应该分开进行, 这样就会降低热及切削刀变形对工件的位置、尺寸精度等得影响, 保证工件的形状要求;提高生产效率的原则, 也就是在操作过程中提高成功率, 减少换刀次数, 节省时间, 也应该减少空行程。

(2) 加工顺序遵循先粗后精、先近后远、内外交叉和基面先行的原则。提高加工精度是要逐步完成的, 切削条件的改善至关重要。

2 数控车削加工工艺现存的问题

(1) 数控加工操作人员的理论水平受限, 从事多年的数控车削加工人员积累了丰富的实践经验, 但目前科技及各方面的飞速发展, 操作者的理论知识水平并没有完全适应整个社会的发展水平。因此, 导致了一些新技术没能及时的运用到实践中去, 这样也就是阻碍了我国整个数控领域的发展水平。

(2) 数控企业的投资相对不足影响加工工艺的发展, 在我国很多数控加工企业为了得到更多的利润, 投入的就相对不足, 工量具的设备不足也导致了在实际操作中的障碍出现, 在加工的工程中出现问题零件, 没有合适的工具而不能及时的补救零件降低了工作的效率。

3 具体的改进措施

(1) 企业加大对现有技术人员的培训力度, 制定出具体的进修计划, 大力培养在职技术人员的理论水平, 从而提高工作效率;同时积极引进高学历技术人员, 通过他们先进的理念及时的对现有的数控车削加工工艺进行科学的分析调整, 使数控车削加工工艺适应社会的发展状态, 不落后于其他企业或国家。

(2) 企业高管要把眼光放远, 加大投资力度, 保证企业的顺利发展。只要坚持原则, 投入越多回报越大, 这是一个正常的发展规律, 运用科学、先进的理论进行数控车削的加工工艺分析, 与实际的操作结合起来, 肯定会为企业带来更多的效益。

4 结语

数控车削加工工艺作为数控机床这种高效率设备的必要条件, 其科学合理的程度显得尤为重要, 分析这种加工工艺必须具备高素质的头脑, 掌握数控机床的操作技巧、特点及性能, 在编程前也要进行详细的分析, 制定科学合理的加工工艺, 这样就会把数控机床的高性能、高自动化和高精度的特点发挥出来, 使最合理的加工方案得到最丰厚的回报, 为企业带来巨大的效益, 为国家创造更大的价值。

摘要：数控车削加工工艺是目前数控机床这种高效率设备必须重视的一个首要问题, 现代数控加工工艺是影响机床效率的关键所在, 与普通机床的加工工艺相比较存在着很多不同之处, 科学合理的加工工艺是本文探讨的主题, 改善工艺技术的不合理性, 加大对加工工艺的重视力度是未来的发展趋势, 本文就数控车削加工工艺进行了具体的分析, 并提出了科学合理的改进建议。

关键词：数控机床,加工工艺,分析

参考文献

[1]康战, 聂凤明, 刘劲松, 等.单点金刚石精密数控车削加工技术及发展前景分析[J].光学技术, 2010, 2.

[2]王宝雨, 张康生, 刘晋平, 等.斜轧球类件轧辊的数控车削加工及误差分析[J].北京科技大学学报, 2001, 02.

数控机床车削加工参数的合理确定 篇5

增加数控机床的进给量和切削速度，能够减少切削零件所需时间，但同时数控机床的切削刀具寿命会明显缩短，加工零件的表面质量也会有所下降。

因此，合理确定数控机床车削加工参数，是提升加工效率，获得较高经济效益的重要途径，值得深入探讨。

1、为什么要合理确定数控加工切削用量

现代数控机床随着广泛的应用，电子计算机相关技术越来越多地与之相融合，特别是随着CAD/CAM技术快速发展，很多CAD/CAM软件均提供了自动编程功能，不仅提供了各种各样加工方式方法，采用不同的加工方式对加工过程当中的切削用量数值也会产生一定影响。

此外，近年高速切削的兴起，针对工件金属材料不同，在切削速度达到某个特定值时，切削温度不升反降的特点，使数控加工产品质量得到改善，还大幅度地提高了生产效率。

通过上述分析可以发现，在数控机床加工中，切削用量的合理选择其实并不容易。

所说的“合理选择”，是指对现有条件充分利用(包括：机床扭矩、功率等动力性能;刀具切削的耐磨性和硬度性能)的基础上，在达到要求加工质量的前提下，尽量减少加工时间，从而获取较高生产率的同时，加工成本最低化所需的`切削用量。

对于数控机床的切削加工而言，切削用量的三要素联系十分密切，改变任一参数均可能会致使其它参数发生变化。

例如，增大切削用量时，相应地就需增加刀刃的负荷;若增加切削热，则刀具磨损随之加快，进而还会提升加工成本、限制加工速度。

因此，实践中绝非只用计算公式得出一个数值使用这么简单，而需以实践加工生产经验为依据，综合考虑计算数值和经验数值，才能使切削用量更加合理，才能在付出较低加工成本的同时，获得较高的生产效率和效益。

通过近年来数控技术的高速发展，切削用量的选用应以最大限度地降低加工成本，获取较高经济效益，同时使加工产品的生产效率和质量进一步提升为目标。

2、数控机床车削加工中刀具几何参数如何确定

作为刀具几何参数重要组成部分之一，刀具几何角度对数控机床车削过程中的切削力大小、切削功率和切削温度会产生直接影响，更事关数控机床刀头、刀刃强度、工作磨损状况和散热体积，还对刀具刃形和切削图形产生较大影响，甚至还会影响切屑流出的方向，而对机床工作切入切出平稳性和切削刃锋利程度产生一定影响。

实践表明，在切削条件不同的情况下，应选择与之对应的刀具几何角度，方能获得较佳的加工效果和加工效率。

以刀具前角参数的确定为例，在选择前角时，保证切削刃的锋利是前提，还应适当兼顾切削刃保持足够的强度。

实践中，在确保零件加工质量前提下，通常参数的选择应使刀具达到最高使用寿命为原则确定。

而作为一个相对的概念，切削刃是否具备足够的强度，与加工零件材料及刀具材料物理性能有关，还与加工条件关系紧密。

基于以上认知，合理选择前角参数应采取以下原则：一是，加工塑性材料时宜取较大前角，而加工脆性材料时则宜取较小前角;二是，粗加工时可取较小前角，而精加工时，则宜取较大前角;三是，当加工零件的材料硬度、强度相对较低时，前角可取较大参数，反之，则应取较小前角;四是，刀具材料抗弯强度及冲击韧性相对较低时，宜取较小前角，如，硬质合金刀具合理前角可较陶瓷刀具大，而高速钢刀具合理前角则较硬质合金刀具大;五是，在机床功率较小或工艺系统刚性较差时，可选取较大前角参数，以尽量减小切削力与振动带来的影响。

当然，在生产实践中，为确保刀具工作稳定性，数控机床车削加工时刀具前角通常不宜过大。

3、数控机床车削加工中切削参数的合理确定

使用数控机床进行车削加工，在选择数控编程时即应确定切削参数，合理的参数应当能够最大限度地保障零件加工质量，提高刀具的使用寿命，使数控机床能力得到充分发挥，提升刀具切削性能，且能以较低生产成本获得较高生产效率。

3.1切削参数首先要确定的是主轴转速

确定合理的主轴转速才能形成加工所需的恰当切削速度，因此，主轴转速应当以零件加工所要求的切削速度及棒料直径为依据来予以确定。

从生产实践中可以发现，除了螺纹加工之外，数控机床车削加工的主轴转速和普通车削加工大致相同，只需考虑零件加工部位直径，并依照加工零件及刀具材料等外部条件允许的切削速度进行确定即可。

此外，适当对车床刚性规格差异加以考虑，在数控机床能够承受的转速范围内，尽量选择接近最大转速的数值来确定。

在数控机床的数控系统控制板上通常会备有主轴转速的倍率开关，可于加工过程当中按整倍数调整主轴转速。

需要注意的是：在切削过程是干式切削时，应选取相对更小一些的主轴转速，这个参数一般取有切削液状态下主轴转速的70%～80%为宜。

3.2切削进给速度参数的合理确定

在单位的时间内，刀具顺进给力方向所移动距离即为进给速度，其单位通常为mm/min，也有个别数控机床用每转进给量(mm/r)来表示进给速度，通常车削进给速度的确定原则如下：首先，在零件加工精度及表面粗糙度等质量要求可以保障的前提下，应尽量选择高进给速度，以提升生产效率;其次，使用高速钢刀具车削，或是车削深孔、进行切断操作时，进给速度应当选择相对较低的数值;再次，在刀具空行程，尤其是远距离回零时，应尽量设定更高的进给速度;最后，进给速度这一参数的选择，必须要与数控机床零件加工时的切削深度及主轴转速相适应。

3.3切削深度参数的合理确定

确定切削深度参数，应当综合考虑多方向因素的影响。

通常应对数控车床、刀具、夹具、零件组成工艺系统刚度、零件表面精度、粗糙度等因素分别进行分析方可确定。

在条件允许的情况下，应当尽量选择相对较大的切削深度参数，以通过减少走刀次数，实现提升加工效率的目的。

在零件加工精度及表面粗糙度的要求相对较高时，可考虑留出精加工余量。

精加工余量通常较普通车削的余量要小，一般取0.1～0.3mm为宜。

此外，根据实践生产经验，通常情况下加工表面的粗糙度值为Ra12.5时，只需一次粗加工即可达到要求。

当然，若数控机床的刚度较差、余量过大或是动力不足时，也可分多次完成切削加工过程;在表面粗糙度的要求在Ra1.0～1.6之间时，通常可采用较小切削量来完成精加工。

需要注意的是：吃刀量与数控加工生产率是成正比的，在零件加工工艺及车床、刀具、夹具刚性允许的情况下，应尽量设置更大的吃刀量。

在粗加工外，因刀具的加工余量通常不大，一般还需使用精加工工序，吃刀量是指粗加工或半精加工之后留给精加工的余量。

余量过多，则刀具易磨损，进而给加工零件的表面质量带来不利影响;余量过少，则不能消除上粗加工留下的刀路痕迹，对加工零件的表面质量同样会产生不良影响。

结语：

在数控机床车削加工中，对相关参数进行正确合理选择，能够切实提升加工零件的质量，避免了可能发生的加工中刀具颤振、加工零件的变形过大等问题。

在切削参数实践选择中发现，切深与进给率的增减应适宜，否则容易引起切削力及主轴功率利用率增幅过大，却没有提升零件表面加工质量的问题。

参考文献

[1]薛志恒.模具零件数控车削加工工艺分析研究[J].硅谷，2012，02：83.

[2]顾海明.探讨数控车削加工中的试切对刀法[J].科技资讯，2012，11：81.

[3]邓超，吴军，毛宽民，熊尧.面向大型数控机床的工艺可靠性评估[J].计算机集成制造系统.2010(10).

[4]杨丽敏.国内外重型数控机床的技术对比与发展[J].金属加工(冷加工).2010(07)

[5]沈浩，谢黎明，韩莹.数控车削中切削用量的多目标优化[J].兰州理工大学学报.2005(05)

数控车削加工工艺分析 篇6

1拟定工艺路线

(1）加工方法的选择

回转体零件的结构形状虽然是多种多样的，但它们都是由平面、内、外圆柱面、曲面、螺纹等组成，每一种表面都有多种加工方法，实际选择时应结合零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素全面考虑。

(2）加工顺序的安排

在选定加工方法后，接下来就是划分工序和合理安排工序的顺序。合理安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序，并解决好工序间的衔接问题，可以提高零件的加工质量、生产效率，降低加工成本。在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，安排零件车削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，逐步提高零件的加工精度。

如图1所示，首先进行粗加工，将虚线包围部分切除，然后进行半精加工和精加工。

2)先近后远：这里所说的远与近，是按加工部位相对于换刀点的距离大小而言的。

例如，当加工图2所示零件时，如果按Φ38m m→Φ36m m→Φ34m m的顺序安排车削，不仅会增加刀具返回换刀点所需的空行程时间，而且还可能使台阶的外直角处产生毛刺。

对这类直径相差不大的台阶轴，当第一刀的切削深度未超限时，刀具宜按Φ34m m→Φ36m m→Φ38m m的顺序加工。

3)内外交叉：对既有内表面(内型、腔)，又有外表面的零件，安排加工顺序时，应先粗加工内外表面，然后精加工内外表面,加工内外表面时，通常先加工内型和内腔，然后加工外表面。

4)刀具集中：即用一把刀加工完相应各部位，再换另一把刀，加工相应的其它部位，以减少空行程和换刀次数及换刀时间。

5)基面先行：用作精基准的表面应优先加工出来，原因是作为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如加工轴类零件时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。

2确定走刀路线

走刀路线是指刀具从起刀点开始移动起，直至返回并结束加工程序所经过的路径，其包括刀具切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程,主要考虑以下几个问题：

(1)刀具引入、切出;

(2)确定最短的空行程路线;

(3)确定最短的切削进给路线。

切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。

图3为粗车图1所示例件时几种不同切削进给路线的安排示意图。其中，(a)图表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀沿着工件轮廓进行走刀的路线;(b)图为“三角形”走刀路线;(c)图为“矩形”走刀路线。

对以上三种切削进给路线，经分析和判断后，可知矩形循环进给路线的走刀长度总和为最短，即在同等条件下，其切削所需时间(不含空行程)为最短，刀具的损耗小。另外，矩形循环加工的程序段格式较简单，所以在制定加工方案时，建议采用“矩形”走刀路线。

(4)常见形状的切削路线的拟定

如图4所示为圆锥体的加工路线的示意图,图(a)为斜切法加工锥体,图(b)为阶梯法加工锥体,图(c)为平行法加工锥体。如图5所示为圆弧走刀路线示意图，图(a)、(c)为同心圆法加工圆弧，图(b)为阶梯法加工圆弧，图(d)、(e)为形状组合法加工圆弧，图(f)、(g)为轮廓平移法加工过象限的圆弧，图(g)为用轮廓平移法加工多段相接圆弧。

以上切削路线的选用应以切削路线最短、编程方便计算简单为依据，具体情况可以根据实际加工零件形状灵活运用。

例1加工如图6所示零件。

该零件毛坯是直径150m m的棒料。该零件需要加工的有孔、内槽、外圆、外槽、台阶和圆弧，结构形状较复杂，但精度不高，加工时注意刀具的选择，分粗精加工两道工序完成加工，夹紧方式采用通用三爪卡盘。

根据零件的尺寸标注特点及基准统一的原则，编程原点选择零件右端面。

(1）确定装夹方案

因前道粗加工工序已经将零件总长确定，本工序装夹关键是定位，预先车好Φ145×25台阶，使用三爪卡盘反爪夹住Φ145，进行车削，如图7所示。

(2）确定加工工序和进给路线

由于该零件形状复杂，必须使用多把车刀才能完成车削加工。根据零件的具体要求和切削加工进给路线的确定原则，该轴套类零件的加工顺序和进给路线确定如下：

1)精车Φ145外圆;

2)粗车外形及内孔，留余量1.0，粗车端面;

3)精车内锥及内孔;

4)精车内沟槽;

5)精车台阶φ130、φ120、φ110和φ100;

6)精车φ100槽和锥面;

7)精车圆弧面R 25和R 20;

8)选择刀具及切削用量。

根据加工的具体要求和各工序加工的表面形状选择刀具(如图8所示)和切削用量。所选择的刀具全部为硬质合金机夹和焊接车刀。

工件坐标系选择在工件右端面中心。1号刀为90°精车刀，2号刀为外圆粗车刀，3号刀为内孔粗镗刀，4号刀为内孔精镗刀，5号刀为内沟槽刀，6号刀为外圆仿形精车刀。

(3）各工序所用的刀具及切削用量选择如下表所示。

（4）程序编制（略）。

(5）加工后的零件实物如图9所示。

摘要：数控车床和普通车床相比,工件加工工艺有所不同,本文将对数控车削加工工艺进行了总结分析。通过实例进行方案比较,得到最佳加工工艺方案。

关键词：数控车床,加工工艺,工艺分析,工艺路线

参考文献

[1]温希忠高超《数控车床的编程与操作》,山东科学出版社,2006.

数控车床车削加工工艺特点 篇7

数控车削加工主要包括工艺分析、程序编制、装刀、装工件、对刀、粗加工、半精加工、精加工。而数控车削的工艺分析是数控车削加工顺利完成的保障。

数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面: (1) 选择并确定零件的数控车削加工内容; (2) 对零件图纸进行数控车削加工工艺分析; (3) 工具、夹具的选择和调整设计; (4) 切削用量选择; (5) 工序、工步的设计; (6) 加工轨迹的计算和优化; (7) 编制数控加工工艺技术文件。

笔者观察了很多数控车的技术工人, 阅读了不少关于数控车削加工工艺的文章, 发现大部分的使用者采用选择并确定零件的数控车削加工内容、零件图分析、夹具和刀具的选择、切削用量选择、划分工序及拟定加工顺序、加工轨迹的计算和优化、编制数控加工工艺技术文件的顺序来进行工艺分析。

但是笔者分析了上述的顺序之后, 发现有点不妥。因为整个零件的工序、工步的设计是工艺分析这一环节中最重要的一部分内容。工序、工步的设计直接关系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的设计不合理将直接导致零件的形位公差达不到要求。换言之就是工序、工步的设计不合理直接导致产生次品。

2 分析问题

目前, 数控车床的使用者的操作水平非常高, 并且能够独立解决很多操作上的难题, 但是他们的理论水平不是很高, 这是造成工艺分析顺序不合理的主要原因。造成工艺分析顺序不合理的另一个原因是企业的工量具设备不足。

3 解决问题

3.1 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。

3.1.1 选择基准

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。

3.1.2 节点坐标计算

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。

3.1.3 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。

3.2 工序、工步的设计

3.2.1 工序划分的原则

在数控车床上加工零件, 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。

3.2.2 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, 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。

3.3 夹具和刀具的选择

3.3.1 工件的装夹与定位

数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面, 尽量减少装夹次数, 以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件, 通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件, 则以内孔为定位基准。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。实际操作时应合理选择。

3.3.2 刀具选择

刀具的使用寿命除与刀具材料相关外, 还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大, 能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下, 采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命, 提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

3.4 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υ) 及进给速度F (或进给量f) 。

切削用量的选择原则, 合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求, 以及刀具的耐用度去选择, 也可结合实际经验采用类比法来确定。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υ。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。主轴转速S (r/min) 可根据切削速度υ (mm/min) 由公式S=υ1000/πD (D为工件或刀/具直径mm) 计算得出, 也可以查表或根据实践经验确定。

4 结语

数控机床作为一种高效率的设备, 欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点, 除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外, 还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺, 以得到最优的加工方案。

摘要：数控车床的使用的目的旨在加工出合格的零件, 但是合格的零件的加工必须要依靠制定合理的加工工艺。本文针对当前数控车床使用者的工艺分析的不合理来进行对比, 讲述合理的工艺分析的顺序问题。

关键词：数控车床,车削加工工艺,工艺分析车削

参考文献

[1]《数控车削加工工艺性分析》.周鹏《.消费导刊·理论版》2009年第1期

浅谈数控车削加工工艺性分析 篇8

数控车削是数控加工中用的最多的加工方法之一, 与常规的车削加工相比较, 数控车削加工的主要对象有以下几类:1) 几何形状复杂、尺寸繁多、精度要求高的回转体零件。2) 表面粗糙度要求高的回转体零件。3) 轮廓形状特别复杂或者是难以控制尺寸的回转体零件。4) 带特殊螺纹的回转体零件。

2 数控车削加工工艺分析

数控车床加工工艺的主要内容包括各加工表面的加工方法, 安排工序的先后顺序、确定刀具的走刀路线、切削用量等等。

2.1 分析零件图是制定加工工艺的首要任务

对被加工零件的精度及技术要求进行分析, 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, 才能正确合理的选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。

精度及技术要求分析的主要内容, 一是分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理;二是分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求, 若达不到, 须采用其它措施补救时, 则应该给后续工序留有一定的余量;三是找图样上位置精度要求的表面, 这些表面应该在一次装夹下完成;四是对表面粗糙度要求高的表面, 应确定用恒线速度切削。

2.2 数控车削加工方案的确定

2.2.1 确定装夹方案

数控加工时选择夹具尽量选择通用夹具如:三爪卡盘、顶尖、四爪卡盘等, 避免采用专用夹具。在成批生产时, 才考虑采用专用夹具, 并力求结构简单。尽量减少装夹次数, 尽可能在一次装夹后, 加工出全部待加面。

2.2.2 确定加工顺序

安排零件车削加工顺序时一般遵循以下原则:

1) 基面先行原则:用作基准表面应优先加工出来, 因为定位基准表面越精确, 装夹误差就越小。例如轴类零件加工时, 总是先加工中心孔, 再以中心孔为基准加工外圆表面和端面。

2) 先粗后精原则:按照粗车-半精车-精车的顺序进行。

3) 先近后远原则:一般情况下, 离对刀点远的部位后加工, 以缩短刀具移动距离, 减少空行程时间。

4) 内外交叉原则:对于既有外表面又有内表面需要加工的零件, 安排加工顺序时, 应该进行内外表面粗加工, 后进行内外表面精加工。切不可将零件的上一部分表面加工完毕, 再进行其他表面加工。上述原则在实践中灵活运用, 以不断提高解决实际工艺问题的能力。

2.2.3 刀具的选择

按照切削刃形状不同, 数控车刀可以分为尖形车刀、圆弧车刀及成形车刀三类。

尖形车刀以直线形切削刃为特征的车刀。如90°内外圆车刀, 左右端面车刀, 切槽车刀等。圆弧形车刀特征是构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或轮廓度误差很小的圆弧。圆弧车刀可以用于车削内、外圆表面, 特别适用于车削精度要求较高的凹曲面或大外圆弧面。成型车刀俗称样板车刀, 其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定, 在数控加工中, 应尽量减少或者不要成型车刀。

2.2.4 确定切削用量

切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。切削用量的选择原则是:保证零件加工的精度和表面粗糙度, 充分发挥刀具的切削性能, 保证合理的刀具耐用度;并发挥机床的性能, 最大限度的提高生产率, 降低成本。

1) 背吃刀量aP的确定。在车床主体-夹具-刀具-零件这一系列的刚性允许的条件下, 尽可能的选取较大的背吃刀量, 以减少走刀次数, 提高生产效率。当零件的加工精度要求较高时, 应考虑留出精车余量, 一般为0.1~0.5mm。一般粗加工时, 在中等功率的机床上, 背吃刀量可取8~10mm, 半精加工时, 背吃刀量取0.5~2mm, 精加工时, 背吃刀量取0.2~0.4mm.

2) 主轴转速n的确定。主轴转速根据n=1000v/d∏确定。在确定主轴转速时, 首先需要确定其切削速度, 而切削速度又与背吃刀量和进给量有关。

3) 进给速度f的确定。进给速度与背吃刀量有着密切的关系, 粗车时一般取为0.3~0.8mm/r, 精车时常取0.1~0.3mm/r, 切断时宜取0.05~0.2m m/r。进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和切削效率, 因此在保证表面质量的前提下, 选择较高的进给速度。

4) 切削速度Vc的确定。根据已经选用的aP、进给量f及刀具耐用度确定切削速度, 可以根据生产实践经验得出。

在粗车时选择尽可能大的背吃刀量aP, 其次是较大的进给量f, 较小的切削速度Vc。精车时选择较小的背吃刀量aP和进给量f, 较大的切削速度Vc。

3 结语

在用数控机床加工零件时, 应在编程之前进行详细的工艺分析并制定合理的加工工艺, 以得到最精确的加工零件。

参考文献

[1]王睿鹏.数控机床编程与操作.机械工业出版社, 2009.

[2]吴祖育.数控机床.上海科学技术出版社, 2008.

数控车削加工工艺研究 篇9

1 零件车削工艺分析

零件材料为:20Cr,渗碳层深度0.8mm,淬火后硬度58-63HRC,为保持精度,工件上的螺纹、中心孔不需要淬硬,可在不需要淬硬部分留下2-3mm的渗碳余量,等渗碳层去掉之后此部分仍为低碳,切削性能良好。渗碳类零件加工的难点就是加工顺序的安排,如何安排渗碳层和非渗碳层的加工顺序。零件如图1。

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,根据现有条件,选有FANUC-0i T系统控制的CA6140型数控车床。

确定工艺分析和设备后,就要确定零件的定位基准和装夹方式,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ф60mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。

2 车削切削用量选择

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;精加工进,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。

2.1 背吃刀量的选择

零件轮廓粗车循环时选ap=1mm,精加工时选ap=0.1mm,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。这里粗车ap值、精车ap值都是《金属切削与刀具实用技术》一书。

2.2 主轴转速的选择

采用机夹可转位车刀,粗车直线和圆弧时Vc=100m/min,精车时Vc=150m/min,切槽时Vc=100r/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都是根据《机械制造技术基础》表2-5、2-6、2-7选取。

2.3 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。

3 工艺安排

3.1 粗车、半精车:

要进行淬火的部分为半精加工,不需要淬火的部分采用粗加工。使用三爪卡盘配合顶尖装夹,先加工直径30一端至半径65圆弧,然后掉头装夹另一端。使用机夹可转位车刀,粗加工采用切削速度为100m/min,进给速度100m/min;半精加工采用切削速度120m/min,进给速度100m/min。

3.2 热处理:

先渗碳并校直,磨削表面与两中心孔径向圆跳动误差小于0.3mm。因工件较长,使用中心架支撑,一端夹住,用中心架支撑另一端,去端面3mm,重打中心孔;掉头车削,取总长打另一中心孔;然后半精车螺纹外圆,留余量0.5mm,磨削长度控制30mm,切槽2×2×1.1至尺寸。最后研磨中心孔。

3.3 精磨:

精磨两处30外圆及锥面,注意端面垂直度及锥面接触面大于70%的技术要求。

4 车削程序编制

下面是粗加工、半精加工部分程序编制

编程阶段的误差是不可避免的,直接影响加工尺寸精度。为了尽可能的减少笔算误差,采取在ACAD上按其尺寸精度绘出零件图,用“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。

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,没有任何错误的情况下方可进行自动加工,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。

摘要：结合渗碳轴类零件的数控车削编程与加工工艺展开论述。

数控车削加工工艺研究 篇10

关键词：刀具半径补偿,加工轮廓,程序编制,数控车削

1刀具长度补偿

刀具长度补偿也称为刀具几何位置及磨损补偿。在车削加工过程中,经常使用多把刀具,如外圆车刀、切槽刀、螺纹刀、内孔刀等,编程原点通常取刀架中心,也就是把刀架中心作为程序的起点,刀具实际移动轨迹由刀具位置补偿值来控制。刀具位置补偿包括刀具几何补偿值和磨损补偿值两种,常将几何偏移量和磨损偏移量二者合起来补偿,即为总补偿,用“T xx xx”表示,如“T0101”前面的“01”表示刀具为1号刀,后面的“01”为刀具形状和磨损补偿号 。

2刀具半径补偿

2.1 刀尖圆弧引起的误差分析

在理想状态下,总是将尖形车刀的刀位点假想成一个点,该点即为假想刀尖(图1中的P点),在对刀时也是以假想刀尖进行对刀。但是在实际加工中,刀尖一般情况下都不是一个点,而是一段圆弧,如图1中的弧AB。利用带有圆弧刀尖的外圆车刀加工工件时,圆弧车刀的对刀点分别是A点和B点,假想刀位点为P点。在实际加工时,刀具是利用圆弧刃来进行切削,切削点在刀尖圆弧上不断变动,因而会产生过切或欠切现象。

数控车削加工过程中,若不采用刀尖圆弧半径补偿功能,而直接利用圆弧刃车刀进行切削加工,则工件出现的误差主要有以下几种:

(1)加工圆柱面和端面。刀尖圆弧半径对加工工件表面的形状和尺寸没有影响,但是在台阶的清角位置和端面的中心位置会产生残留误差,如图2(a)所示。

(2)加工圆锥面。刀尖圆弧半径不会对圆锥的锥度产生任何影响,但对锥面的大小端直径尺寸影响很大,一般情况下,刀尖圆弧半径会使外圆锥面尺寸增大(见图2(b)),内圆锥面尺寸减小。

(3)加工圆弧面。刀尖圆弧半径对所加工圆弧的圆度和半径会产生非常大的影响。加工外凸圆弧会使加工后的圆弧半径减小,如图2(c)所示。加工内凹圆弧会使加工后的圆弧半径增大,如图2(d)所示。

2.2 刀具圆弧半径补偿原理

数控车床在进行连续轮廓加工时,通过数控装置的自动补偿功能可以解决刀尖圆弧半径所造成的过切或欠切问题。

数控系统采用直接转接或交角转接的方法进行刀具半径补偿,本程序段与下一程序段刀具中心轨迹的交点坐标值可被数控系统自动计算出来。前、后两段编程轨迹的连接方式不同,相应的转接方式也不同,包括直线与直线的转接、圆弧与圆弧的转接、直线与圆弧的转接、圆弧与直线的转接。

将程序段的轮廓轨迹、刀具半径都当作矢量,主要是为了便于计算刀具中心轨迹的交点坐标,正确地分析各种编程情况。直线段的矢量方向是从起点指向终点,圆弧起点和终点的半径为矢量,方向由圆心指向起点或终点;刀具半径的矢量方向是由工件加工程序段的轮廓指向刀具圆心,与刀具半径的大小是相等的,并且在加工过程中始终保持与程序轮廓轨迹相垂直。

2.3 刀具半径补偿技术

2.3.1 刀具半径补偿的方法

数控编程时,一般使用刀具半径补偿指令G41、G42和G40,按照零件的实际加工轮廓编制程序,在机床控制面板上手工输入刀具半径和刀尖圆弧方位号。机床加工工件时,数控系统就会根据程序、输入的半径值和刀尖圆弧方位号自动地计算出刀具中心的轨迹,并按刀具中心的轨迹进行运动。当刀具半径补偿功能生效后,刀具会自动偏离工件实际轮廓一个刀具半径值,从而加工出符合要求的工件轮廓。

2.3.2 刀补半径补偿方向的判断

G41为刀具半径左补偿,即从与插补平面垂直的坐标轴的正方向看向轮廓插补平面,沿着刀具前进的方向看,刀具在工件轮廓的左侧,如图3(a)所示。

G42为刀具半径右补偿,如图3(b)所示。

G40为刀具半径补偿取消,使用该指令后G41、G42指令无效。所以G40必须和G41、G42成对使用。

2.3.3 刀具半径的补偿格式

编程格式如下:

2.3.4 刀具半径补偿的建立和取消

刀具半径补偿的过程分为如下3步:

(1)刀补的建立:该过程从原来的假想刀尖过渡到始终与编程轨迹偏离一个刀具半径r的刀尖圆弧的圆心,如图4(a)所示。

(2)刀补进行中:当含有G41、G42指令的程序段被执行后,刀具中心与编程轨迹始终相距一个刀具半径。

(3)刀补的取消:当刀具离开工件时,刀位点应从始终与编程轨迹偏离一个刀具半径r的刀尖圆弧的圆心过渡回假想刀尖,如图4(b)所示。

2.3.5 刀尖位置的确定

在使用刀具半径补偿功能的过程中,正确地选择假想刀尖方位也是非常重要的,选择时要依据切削时刀具所处的位置,这样数控系统便可根据假想刀尖方位确定补偿量的大小。可供选择的假想刀尖方位有9种,如图5所示,其中箭头表示刀尖方向,“o”代表刀位点,“+”代表刀尖圆弧圆心。

2.4 刀尖圆弧半径补偿措施

为了避免出现过切或欠切现象,确保零件的加工精度,刀尖圆弧半径补偿的具体措施主要有:

①刀具半径补偿指令G41、G42和G40只有在G00、G01状态下才可以运用,否则会出现语法错误;②在起刀程序段中,不要切入工件轮廓,以免对工件产生误切;③必须把刀尖圆弧半径值在刀具补偿界面内(刀具偏置所在内存区)的刀尖半径处输入,系统会自动计算出刀具移动的补偿量;④刀尖圆弧半径的数值一定要小于G41或G42的过渡直线段长度,并且在X轴的切削移动量应大于2倍的刀尖圆弧半径;⑤假想刀尖方位号一定要在刀具补偿界面内的假想刀尖位置处正确填入,以作为刀尖圆弧半径补偿的依据,否则刀具轨迹会出现错误;⑥利用刀尖圆弧中心编程时,假想刀尖方位号设为0或9;⑦在若干个刀具半径补偿程序段内,如果其中有2个以上不运动的程序段时,刀具可能会对工件下一个轮廓产生过切。

3刀具半径补偿编程实例

编写如图6所示工件的精加工程序,采用了刀具半径补偿指令。其程序如下:

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4结束语

通过对数控车削加工中刀具补偿技术的研究可知,要在数控车床上加工出复杂和高精度的零件,提高零件的加工质量和加工效率,必须要进行刀尖圆弧半径补偿。实际加工中,由于数控系统种类繁多,采取的方法也各不相同,有些是在编程时就要考虑半径补偿,有些则是在机床操作中进行补偿。

参考文献

[1]方沂.数控机床编程与操作[M].北京:国防工业出版社,1999.

[2]杨有军.数字控制技术与数控机床[M].北京:机械工业出版社,2002.

[3]于春生.数控机床编程及应用[M].北京:高等教育出版社,2001.