數控車削加工工藝研究和實踐

李海洋

摘 要：在數控車削加工過程中，對加工工藝的研究和實踐是十分重要的。結合數控車削加工工藝的主要內容，研究、分析了零件圖紙的精確性、夾具和刀具的選擇、加工工序等方面的情況，以期能進一步推動數控車削加工工藝的發展。

關鍵詞：數控車削；加工工藝；零件圖紙；刀具

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.077

數控車削技術是在普通車削技術的基礎上發展而來的，在加工工藝和刀具選擇方面，它與普通車削基本一致，但是，它們在工作原理上各有不同——利用普通車削加工零件時，需要由操作人員逐步操控機床來完成，在此過程中，操作人員隨時都可以停車調整機床或測量工件；利用數控機床加工時要將預先編寫好的程序輸入計算機，進而實現自動化加工。加工工藝會直接影響數控車削的加工效率、加工成本和加工質量。

1 數控車削加工工藝

數控車削加工工藝是由加工過程中所運用的方法和技術手段組成的，主要內容包括分析零件加工程序，確定加工順序，擬定工件裝夾方案，選擇合適的刀具，落實切削用量、走刀路線、數值測算、程序編寫、加工后期處理等工序。在此，其具體表現為以下3點：①根據零件的加工圖紙確定零件的加工內容，并針對圖紙中的內容作數控車削加工工藝分析；②優化工序和工步設計，選擇合適的刀具和夾具并進行精確調整，以便于計算出加工軌跡；③編寫數控車削加工程序，并檢驗和修改，然后再進行首件試加工。在此過程中，要及時處理現場出現的問題，在加工結束后編制技術文件。

2 研究和實踐

2.1 零件圖紙的數控加工工藝分析

2.1.1 尺寸標注

利用數控車削加工零件時，先要確定加工零件的程序原點，建立科學的坐標系，這樣才能保證刀具的運動路線是準確、合理的，進而保證加工質量。另外，要以充分適應數控車床加工特點為原則來標注尺寸，以同一基準標注或者直接給出坐標尺寸。這種方法不僅提高了編程的便捷性，還促進了設計和工藝測量與編程原點的統一結合。

2.1.2 幾何要素

在調整機床時，要盡可能在靠近棒料的位置安排刀具。在編程時，要根據零件結構計算每個節點的坐標，并有效定義零件輪廓的幾何要素，同時，還要考慮刀具初始位置的變化情況，實時修改刀具的參考位置，通過不斷調整使其符合實際情況，從而提升加工效率。

2.1.3 精準度

在實際加工的過程中，往往受設備、操作和環境的制約，加工出的機械零件難以達到精準水平，因此，分析加工零件的精準度是零件加工中的重要內容。只有在正確分析零件尺寸的精準度和表面粗糙度的前提下，才能合理選擇加工方法、夾具和刀具的裝夾方式、切削用量等。精準度要求的主要內容包括以下幾方面：①分析各項技術要求的準確性和合理性；②分析數控車削加工精度是否符合零件圖紙的要求，如果達不到要求，要采取其他加工方式進行彌補加工，同時，要注意為后續加工留出余量；③對于圖紙上某些有精確要求的表面位置，要保證一次裝夾完成；④采用恒線速度切削加工。

2.2 選擇合適的刀具和夾具

2.2.1 刀具的選擇

在車削加工的過程中，經常會用到多把刀具，例如內孔刀、螺紋刀、外圓刀和切槽刀等。在編程的過程中，也常常將刀架中心點作為程序的起點，刀具的使用壽命與刀具的直徑和刀具材料息息相關，而它能承受的切削用量與刀具直徑成正比例，因此，在零件外形輪廓條件允許的情況下，要盡可能選擇直徑比較大的刀具。在數控車削加工工藝中，在選擇刀具時，要以模具零件的尺寸精度和表面粗糙度為前提，常用刀具類型一般分為尖形車刀、成型車刀和圓弧形車刀3種。

2.2.2 工件的裝夾和定位操作

在設計裝夾方案時，要盡量減少裝夾數量，這樣能夠有效減少因多次裝夾而對加工精準度造成的影響，同時，還能有效提升加工效率。針對軸類零件，一般以零件自身的外圓柱面作為定位基準；針對套類零件，則要以內孔為定位基準。數控車床夾具包含多種具備通用性和實用性的專業夾具，例如三爪自動定心卡盤、液壓夾具、電動和氣動夾具等。在實際加工的過程中，要根據零件加工類型選擇合適的夾具和裝夾方式。

2.2.3 確定切削用量

合理選擇切削用量對提高數控車床的加工質量和加工效率是十分重要的。在確定切削用量時，要以說明書規定的要求和刀具的耐用度為前提，也可以結合實際經驗用類比法來確定。切削用量主要包括背吃刀量ap、進給量f、切削速度v、主軸轉速S.

通常情況下，一般的選擇是：當粗車加工時，在車床剛度允許的條件下，盡可能地選擇大的背吃刀量ap，然后再選擇較大的進給量f，最后在刀具壽命允許的情況下確定合適的切削速度v.當精車加工時，先要考慮到加工質量，因此，適合選擇比較小的背吃刀量和進給量，之后再盡可能地提高加工效率。主軸轉速S可以根據切削速度v和刀具直徑D計算而得，或直接根據實際經驗確定。主軸轉速計算公式為：

2.2.4 劃分工序和確定加工步驟

通常情況下，工序劃分原則包括保持精準度和提高加工效率2種。要求將工序盡可能地集中，保證全部裝夾工作能夠一次性完成，并將粗車加工和精車加工分開作業。在加工過程中，要盡量減少換刀次數，縮短空余行程。

加工步驟要遵循“先粗后精、先近后遠、內外交叉、基面先行”的原則，即在加工時，要按照粗車、半精車、精車的順序逐步提升精準度，先加工離對刀點近的部位，再加工遠的部位，對于具體內外表面的零件，要先對2個表面進行粗加工，然后再進行精加工。此外要注意的是，用作精確基準的表面要優先加工出來，以便有效減少誤差，提升加工的精確度和加工效率。

3 結束語

數控車削作為一種高效率的加工方式，要想充分發揮數控車床自動化、高精準度的性能，就必須要在掌握機床操作方法的條件下合理確定零件圖紙、編程工藝、刀具和夾具選擇、加工工序等方面的內容，有效提升數控車削加工工藝的精準度和加工效率。

參考文獻

[1]文翠芳.典型零件——軸類工件的數控車削加工工藝研究[J].科技致富向導，2014（10）：208，254.

[2]王寶忠.淺析圓弧軸數控車削加工工藝[J].無線互聯科技，2013（9）：78.

〔編輯：白潔〕