數(shù)控車削軸類零件工藝分析及數(shù)控加工編程

蘇永華

【摘 要】闡述數(shù)控車削加工軸類零件的工藝分析方法及加工過程，闡明零件加工工藝設(shè)計和編輯程序，為用數(shù)控車床加工軸類零件的方法提供參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工 工藝分析 加工方案

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）06B-0084-03

隨著我國制造業(yè)快速發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)普遍裝配到各生產(chǎn)一線。它具有適應(yīng)性強、加工精度高、尺寸一致性好、生產(chǎn)效率高、容易實現(xiàn)復(fù)雜形狀及曲面零件的加工、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化等優(yōu)點。在數(shù)控車床的零件加工中，加工工藝分析、零件的加工順序和程序編輯是影響加工質(zhì)量和加工效率的關(guān)鍵因素。不管是手工編程還是軟件編程，在編輯程序前都需要對零件圖進(jìn)行加工工藝的分析、擬定加工順序和裝夾方案、合理選用刀具和車削參數(shù)，處理好零件的加工工藝問題（如裝夾位置、加工路線等）。這樣才能有效地提高數(shù)控機床的利用率，改善零件加工質(zhì)量。

對于數(shù)控、模具等機械類專業(yè)的學(xué)生來講，畢業(yè)后大多將從事數(shù)控加工、模具制造、機械制造等行業(yè)。所以學(xué)好數(shù)控技術(shù)對以后從事機械加工相關(guān)的工作有著重要的意義。

一、數(shù)控編程的方法

數(shù)控機床編程常用到的有兩種方法：第一種是手工編程；第二種是使用編程軟件編程。這兩種程序的編輯方法都有各自優(yōu)點和缺點，加工范圍也有所不同。手工編輯的程序比較簡單精煉、容易讀懂、程序修改方便，相對簡單的零件就比較適合用手工編程，遇到相對復(fù)雜的曲面零件，手工編程就難以編程了。軟件自動編程是指使用計算機編程軟件來編制數(shù)控加工程序，軟件編程具有效率高、不易出錯、操作可靠安全的特點，對于復(fù)雜的曲面零件加工程序也能較容易編寫，缺點是軟件編程編寫的程序比較長、不夠簡短，另外，由于受到軟件本身的限制，有些情況下走刀路徑不是很合理，加工時間比較長。所以，不同的零件加工編序要選擇合適的編程方式。

二、零件加工工藝分析

以下面的零件加工為例，對零件加工工藝進(jìn)行分析。

（一）零件圖

見圖1-1

（二）工藝性分析

如圖1-1所示，工件的加工形面較多，有圓柱、圓弧、外槽、外螺紋、倒角等。加工時，要考慮工件的變形及調(diào)頭后工件的找正等問題。由于工件左端有外槽和螺紋，加工時要考慮到它比右端受力大，但左端Φ40mm外圓長度尺寸較長，可用作加工右端的夾位。故先加工左端，然后夾左端Φ40mm外圓，來加工右端錐面及圓弧等。這樣，就可以避免工件調(diào)頭加工時由于夾緊力不夠大而容易導(dǎo)致掉落的現(xiàn)象發(fā)生。

（三）數(shù)值處理

除圓錐小端直徑外，其他編程基點已知。圓錐小直徑由以下公式可求：

（D-d）/L=C

式中，D——大端直徑（mm）

d——小端直徑（mm）

L——圓錐長度（mm）

C——錐度比

圓錐小徑計算：

（30-d）/25=0.2

（30-d）=25×0.2

30-d=5

d=30-5

d=25

經(jīng)計算得知，圓錐小徑為 25 mm。

（四）毛坯選擇

材料：45#圓鋼

尺寸：Φ55 mm×120 mm

（五）零件的裝夾方案

在制訂加工工藝規(guī)程時，很關(guān)鍵的一點是要選擇正確的零件的定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)不僅會直接影響到零件的位置精度，而且還會對零件各個外圓的加工順序產(chǎn)生影響，因此，要想更好地保證零件的加工精度就要選擇合理的定位基準(zhǔn)。這樣做不但能簡化零件的加工工序，而且也會提高零件的加工生產(chǎn)效率。

該零件的裝夾夾具可用三爪自定心卡盤，三個卡爪可以同步運動且能自動定心，對于裝夾要求不高的工件加工來說，可以不用找正。三爪自定心卡盤裝夾容易裝夾工件，裝夾速度快，但相比四爪卡盤來說，它夾緊力小，不適合裝復(fù)雜形狀的零件。在調(diào)頭裝夾時，要用磁性表座對工件進(jìn)行找正，并加墊銅皮，以防夾傷已經(jīng)加工好的零件表面，詳見表2-1。

（六）工件零點選擇

工件零點設(shè)定在工件右端面中心處，詳見表2-1。

（七）確定加工方案

加工高精度的零件，一般分為粗車加工、半精車加工和精車加工的精度控制方式。第一步先夾持毛坯35 mm處車左端輪廓，車 Φ52 mm的外輪廓長度，車至 75 mm，車 Φ40 mm、Φ30 mm、切退刀槽和外圓槽、車M 30×2 的螺紋。第二步調(diào)頭找正車圓錐面、Φ30 mm的外輪廓、R4 的圓弧。

該典型軸加工順序如表2-1零件加工工藝簡卡所示：

三、刀具、車削用量的選用

（一）數(shù)控刀具的選用

數(shù)控車刀的選用和車削用量的參數(shù)設(shè)定是數(shù)控車加工工藝中的重要內(nèi)容，兩者會影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和零件的加工質(zhì)量，所以要考慮：（1）車刀要能方便安裝和調(diào)整；（2）要有較高的剛性、高的耐用度和可靠性；（3）要有較高的自動換刀及重復(fù)定位精度。在滿足加工要求的前提下，應(yīng)盡量少墊墊刀片，且車刀長度要盡量短，以提高車刀的剛性。

（二）車削用量的選用

數(shù)控車床的切削用量選用原則為，（1）粗車切削要以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率為主，一般盡量取較大的吃刀量；（2）半精車切削和精車切削時，應(yīng)根據(jù)粗車加工后的加工余量來確定吃刀量。實際加工參數(shù)可以查看所用機床的說明書和切削用量手冊來確定，同時也要根據(jù)加工經(jīng)驗來定。

1.車削的吃刀深度 t 。在數(shù)控車床、工件裝夾和車刀剛度的允許下，t 可以跟加工余量相同，這樣能有效地提高生產(chǎn)效率。

2.進(jìn)給速度v（mm/r）。進(jìn)給速度的提高能提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，一般地，粗車為（0.2-0.5）mm/r，精車為（0.05-0.1）mm/r。

3.主軸轉(zhuǎn)速 n（r/min）。一般地，粗車為（600-1000）r/min，精車為（1200-15000）r/min。

四、工藝文件

（一）零件加工刀具卡

用數(shù)控車床加工零件的加工刀具卡如表2-2，表2-3所示。

（二）零件加工工藝卡

用數(shù)控車床加工零件的工藝卡如表2-4所示。

五、程序編輯

（一）手工編程見表2-5及表2-6

利用手工編程方法進(jìn)行編程加工時，其編程見表2-5及表2-6。

六、計算機自動編程介紹

計算機軟件自動編程是以計算機輔助設(shè)計（CAD）建立起來的零件幾何模型作為基礎(chǔ)，以計算機輔助制造軟件（CAM）為手段，通過零件圖形交互方式生產(chǎn)加工刀跡軌跡和加工程序的方法，稱為計算機軟件自動編程，簡稱自動編程。這種編程的方法通常使用于曲面或曲線和形狀比較復(fù)雜的零件編程加工，而數(shù)控車自動編程軟件常用的有“CAXA數(shù)控車”和 “Mastercam”等，在此不作具體的介紹。通過對本零件的加工，可掌握工件加工的一些常用的步驟和流程，并從中學(xué)會分析零件圖紙、制訂加工工藝、選擇正確的加工路線、合理選擇刀具和切削用量、軟件編程，為以后工作打下堅實的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李一民.數(shù)控機床[M].南京：東南大學(xué)出版社，2005

[2]眭潤舟.數(shù)控編程與加工技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006（第一版）

（責(zé)編 盧建龍）