軸類零件數(shù)控車削的工藝分析及編程

廖 芳

（廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣西南寧530031)

隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為現(xiàn)代加工中的重要設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工中。在數(shù)控車削加工前，要對(duì)所加工的零件進(jìn)行工藝分析，確定正確的加工方案，將車床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、零件的工藝過(guò)程、刀具的選擇、切削用量和走刀路線等，按規(guī)定的代碼格式編制成數(shù)控加工程序，數(shù)控車床在程序的控制下，自動(dòng)加工出各種形狀不同的零件。軸類零件是各種機(jī)械設(shè)備中最主要和最基本的典型零件，本文以軸類零件為例，對(duì)數(shù)控車削加工中的工藝分析及編程做些探討。

1 數(shù)控加工中的工藝分析

在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，工藝分析是數(shù)控加工前期的準(zhǔn)備工作，數(shù)控車床加工工藝分析涉及面很廣，主要工作內(nèi)容包括：分析零件圖，確定加工內(nèi)容、確定裝夾方案、確定走刀路線、刀具選擇、切削用量選擇等。圖1所示某螺紋特形軸，毛坯為Φ30 mm×100 mm棒料，材料為45號(hào)鋼，工藝分析如下。

1.1 零件圖分析

由圖可知：該零件表面由圓柱面、圓弧面、圓錐面、槽、外螺紋及倒角等表面組成，其中多個(gè)直徑尺寸與軸向尺寸有較高的尺寸精度要求。零件圖尺寸標(biāo)注完整，符合數(shù)控加工尺寸標(biāo)注要求；輪廓描述清楚完整；零件材料為45鋼，切削加工性能較好，無(wú)熱處理和硬度要求。零件圖樣上帶公差的尺寸，因公差值較小，故編程時(shí)不必取其平均值，而取基本尺寸即可。

圖1 某螺紋特形軸零件圖

1.2 裝夾方案的選擇

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)，提高加工效率，合理選擇定位基準(zhǔn)以減少誤差，保證加工精度。由于該工件為實(shí)心軸類零件，并且軸的長(zhǎng)度不太長(zhǎng)，外圓柱面作定位基準(zhǔn)，軸心線為工藝基準(zhǔn)，使用三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)夾住Ф30 mm外圓一頭，使棒料伸出86 mm，一次裝夾完成粗精加工。

1.3 加工路線的確定

加工路線的確定，直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的使用效率、加工精度、刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題，應(yīng)盡量做到工序相對(duì)集中，工藝路線最短，機(jī)床的停頓時(shí)間和輔助時(shí)間最少。該零件采用棒料毛坯進(jìn)行加工，由于毛坯余量較大，因此，采用階梯切削路線去除毛坯余量，刀具切削路徑短，效率高，工藝路線為：

（1）自右向左倒角，粗車螺紋Ф16 mm圓柱段，粗車28 mm圓柱段；

（2）自右向左精車各圓柱段；

（3）自右向左粗車R13 mm圓弧面、Ф20 mm圓柱段、R8 mm圓弧面、錐長(zhǎng)4 mm的圓錐段、Ф28 mm圓柱段；

（4）自右向左精車R13 mm圓弧面、Ф20mm圓柱段、R8 mm圓弧面、錐長(zhǎng)4 mm的圓錐段、Ф28 mm圓柱段；

（5）車6 mm×Ф12 mm螺紋退刀槽；

（6）車螺紋；

（7）切斷。

1.4 刀具選擇

數(shù)控加工過(guò)程中刀具的選擇，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的重要環(huán)節(jié)。粗車時(shí)選用強(qiáng)度高、耐磨度好的刀具，以滿足大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求；精車時(shí)選用精度高、耐磨度好的刀具，以保證精度的要求。根據(jù)零件的外形和加工要求，選用選用4把刀：

T01選用90°硬質(zhì)合金右偏刀；

T02選用刀尖角為 35°、刀尖圓弧半徑r=0.2 mm的涂層刀；

T03選用60°外螺紋硬質(zhì)合金螺紋車刀；

T04選用刀刃寬為4 mm的硬質(zhì)合金切斷刀。

1.5 切削用量的選擇

切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、切削速度、進(jìn)給速度及背吃刀量等，對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。根據(jù)本例中零件的加工要求及材料，該零件切削用量的選擇如下:

車外圓粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為560 r／min，進(jìn)給速度為100 mm／min，背吃刀量為2 mm；

精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為800 r／min，進(jìn)給速度為50 mm／min，背吃刀量為0.3 mm；

切槽和車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為320 r／min，進(jìn)給速度為30 mm／min。

2 編寫(xiě)程序

該程序用于GSK980TD數(shù)控車。

O0001；

N10 G00 X100 Z100；

N20 M03 S02 T0101；(S02=560 r／min)

N30 GO0 X32 Z2；

N40 G94 X0 Z0 F100；

N50 G71 U1 RO.5；

N60 G71 P70 Q130 U0.3 W0.1 F100；

N70 G00 X0；

N80 GO1 Z0；

N90 X11.8；

N100 X15.8 Z-2；

N110 Z-21.4；

N120 G01 X28；

N130 Z-74；

N140 G00 X100 Z100 M05；

N150 M00；

N160 M03 S01；(S01=800 r／min)

N170 GO0 X32 Z2；

N180 G70 P70 Q130 F50；

N190 G00 X100 Z100 M05；

N200 M00；

N210 M03 S02 T0202；(S02=560 r／min)

N220 GO0 X32 Z-21.4；

N230 G73 U6 R6；

N240 G73 P250 Q300 U0.3 W0.1 F100；

N250 G01 X16；

N260 G03 X20 Z-40 R13；

N270 G01 W-8；

N280 G02 X20 W-8 R8；

N290 G01 X28 W-4；

N300 Z-75；

N310 G00 X100 Z100 M05；

N320 M00；

N330 M03 S01；(S01=800 r／min)

N340 G00 X32 Z-21.4；

N350 G70 P250 Q300 F50；

N360 G00 X100 Z100 M05；

N370 M00；

N380 M03 S02 T0404；(S02=320 r／min)

N390 G00 X20 Z-19.4；

N400 G75 R1；

N410 G75 X12 Z-21.4 P500 Q800 F30；

N420 G00 X100 Z100；

N430 T0303；

N440 G00 X18 Z2；

N450 G76 P020060 Q100 R0.05；

N460 G76 X13.4 Z-20 P1300 Q400 F2；

N470 G00 X100 Z100 M05；

N480 M00；

N490 M03 S02 T0404；(S02=320 r／min)

N500 G00 X32 Z-74；

N510 G75 R1；

N520 G75 X0 Z-74 P500 Q0 F30

N530 G00 X100 Z100 M05；

N540 T0100；

N550 M30；

3 結(jié)束語(yǔ)

在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，由于加工零件復(fù)雜多樣，零件的材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求也各不相同，在對(duì)具體零件制定加工方案時(shí)，應(yīng)進(jìn)行充分全面的工藝分析，靈活合理地設(shè)計(jì)工藝。只有制定出合理的工藝設(shè)計(jì)方案，編制正確合理的程序，才能保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，保證數(shù)控機(jī)床能安全、可靠、高效的工作。

[1]謝小紅.數(shù)控車削編程與加工技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[2]黃麗芬.數(shù)控車床編程操作—廣數(shù)“GSK980TD”車床數(shù)控系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.