典型零件数控加工工艺制定

【摘 要】数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定的合理与否，对程序编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影响。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细地制定好零件的数控加工工艺。在数控机床上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数等编制成程序，整个加工过程是自动进行的，因此程序编制前的工艺分析是一项十分重要的工作，其目的是以最合理或较合理的工艺过程和操作方法，指导编程和完成加工任务。

【关键词】数控车床；工艺；制定

引 言

本章在从工作实际应用的角度，介绍数控机床加工工艺所涉及的基础知识和基本原则，了解机械加工工艺过程的基本概念；了解数控加工工艺的基本特点、主要内容和工艺文件；掌握数控加工工艺分析方法；掌握数控加工工艺路线设计、工序设计及工艺卡片编写原则。

数控加工工艺是指应用数控机床加工零件的方法和手段。数控加工与普通加工在方法和内容上是相似的，但控制方式不同。对普通加工来说，以某工序为例，其工步安排、走刀路线和走刀量的确定、切削参数选择等内容，在很大程度上由操作工人自行考虑和确定，机床加工也是用手工操作方式来控制的。而对数控加工来说，在加工前，需将加工操作的所有内容――工步的划分与顺序、走刀路线、走刀量、切削参数等，按规定的代码形式编制成程序，再将程序输入数控机床，加工时由机床控制系统对程序代码进行解释运算和处理，再通过机床伺服系统控制传动机构按程序运动，从而加工出所需的零件。可见数控加工的关键是编程，而编制程序的前提是制定零件的加工工艺方案。

1、零件图工艺分析

典型轴类零件如图1所示，零件材料为合金铝，无热处理和硬度要求，试对该零件进行数控车削工艺分析。

该零件表面由圆弧面、圆锥面、及螺纹等表面组成。其中直径尺寸没有的尺寸精度要求；表面粗糙度要求一般。图样给出几何条件较为充分，尺寸标注完整，轮廓描述清楚，可直接作为编程数值直接采用。零件材料为合金铝，无热处理和硬度要求。本文以桶身为例论述加工工艺过程。

通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。

①对图样上给定的尺寸，没有公差要求，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。②左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左右端面车削完毕。③左右两端面加工时需掉头装夹，而且掉头装夹必须先车左端并保证工件同轴度。

2、选择设备。根据被加工零件的外形和材料等条件，选用BEIJING-FANUC 0i mate数控车床。

3、确定零件的定位基准和装夹方式。①定位基准：此零件加工需分两道工序，首先以坯料轴线和左端面毛坯为定位基准在右端车内外轮廓作精基准；其次以右端面的精基准粗精车左端外圆轮廓。②装夹方法：左右端采用三爪自定心卡盘定心夹紧。

4、确定加工顺序。加工顺序首先利用三爪卡盘夹住毛培，粗到精车削桶身右端内外形如图；再利用车削好的工艺件车左端Φ28端面如图。 BEIJING-FANUC 0i mate数控车床具有粗精车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线。

图2桶身 3桶盖

Fig.2 Ladle body Fig.3 Bung

5、刀具选择。①选用45°硬质合金刀粗车左右两端。②选用75°硬质合金刀，粗精加圆弧。为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小。③选用硬质合金内孔车刀，车螺纹选用硬质合金60°内螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取rε=0.15～0.2。④选用Φ20钻头，钻桶身底孔；

6、切削用量选择。①背吃刀量的选择。轮廓粗车循环时选ap=2mm，精车ap=0.25mm；螺纹粗车时选ap=0.4mm，逐刀减少，精车ap=0.1mm。②主轴转速的选择。车直线和圆弧时，选粗车切削速度vc=90m/min、精车切削速度vc=120m/min，然后利用公式计算主轴转速n（粗车直径D=60mm精车工件直径取平均值）：粗车750r/min、精车1200r/min。车螺纹时，主轴转速n=500r/min。③进给速度的选择。选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4mm/r，精车每转进给量为0.1mm/r，最后根据公式vf=nf计算粗车、精车进给速度分别为200mm/min和100mm/min。

综合前面分析的各项内容，并将其填入数控加工工艺卡片（略）。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。

车削用量的选择原则是：粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，因此选择精车切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。

结 论

在制订数控车削加工工艺的过程中，工艺编制应遵循普通车削工艺的总体原则，同时还对数控车削加工的特点进行分析。设计零件的加工工艺规程时，先要对加工对象进行深入分析，即零件图工艺分析，对于数控车削加工来说主要应考虑以下几方面：构成零件轮廓的几何条件、尺寸精度要求、形状和位置精度的要求、表面粗糙度要求、材料与热处理要求。第二是划分加工工序，在数控车削加工中以下两种原则使用较多：按所用刀具划分工序和按粗、精加工划分工序。第三确定零件装夹方法和夹具选择，数控车床上零件安装方法与普通车床一样，要尽量选用已有的通用夹具装夹，且应注意减少装夹次数，尽量做到在一次装夹中能把零件上所有要加工表面都加工出来。

【参考文献】

[1]任树棠.王继明.数控加工工艺.中国科学文化出版社2007.6

[2]王军.刘劲松.数控加工工艺.武汉大学出版社2009.1