零件的數控車削加工典型案例分析

摘 要：《數控加工與編程》是機械設計類專業的一門主要專業核心課程，其中典型零件的數控加工程序的編制是數控設備操作工、數控編程人員及數控加工工藝制定者必須掌握的技術，更是高職高專數控技術專業高技能人才必須掌握的技能。

關鍵詞：數控；手工編程；典型案例

1 案例一

編制其粗、精加工程序，粗加工的背吃刀量為2.5mm，精加工的背吃刀量為0.5mm。材料為Φ35的碳素鋼。

1.1 問題的提出

利用手工編程如何進行加工軌跡路線的分析，是解決問題的重中之重，加工路線的安排決定了零件的合格與否，因此考慮使用加工軌跡逆向分析法制定加工工藝路線。

1.2 工藝路線分析

刀具軌跡分析過程：加工過程為先粗加工，后精加工，逆向分析則為先分析精加工，再分析粗加工。

精加工：由題目中可知精加工的背吃刀量為0.5mm，則依據編程習慣采用直徑編程，可得粗加工完成后Φ25的外圓面應為Φ26（Φ25+0.5×2），Φ15的外圓面應為Φ16（Φ15+0.5×2），表示各外圓面留1mm米的精加工余量。

粗加工：因為Φ15的外圓部分切除的余量多，走刀次數多，故要先分析。上面提到留出精加工的余量，Φ15的部分變成了Φ16，同理，因為粗加工的背吃刀量為2.5mm，則倒數第一次的粗加工時的外圓直徑為Φ21（Φ16+2.5×2）；加工長度為15mm；倒數第二次粗加工時的外圓直徑為Φ26（Φ21+2.5×2）；此時出現了Φ26，這是一個很關鍵的數據，和Φ25的外圓面留了精加工余量的直徑重合，因此加工長度為總長度35；倒數第三次粗加工時外圓直徑為Φ31（Φ26+2.5×2），加工長度為35；再向外一次切削Φ31+2.5×2=Φ36大于材料毛坯Φ35，故只做分析不切削。

1.3 程序編制（程序省略）

2 案例二

2.1 問題的提出

零件結構的對稱性、全等性、工藝路線的重復性是數控加工編程人員利用子程序編程的有利條件。能否利用子程序控制機床進行粗加工和精加工呢？例如圖一手柄的加工，如果毛坯直徑為Φ32，材料為碳素鋼，粗加工被吃刀量為5mm（直徑值），精加工被吃刀量為0.5mm。我們應如何利用子程序控制加工路線？

2.2 工藝路線分析

如圖二所示，用加工軌跡逆向分析法制定加工工藝路線。

⑴精加工路線，無疑是圖形的輪廓線。

⑵粗加工路線

首先將精加工輪廓向外等距偏移一個精加工背吃刀量0.5mm（直徑值）作為粗加工倒數第一刀的走刀路線，其次將精加工輪廓向外等距偏移到Φ5.5作為粗加工倒數第二刀的走刀路線。此時在直徑Φ21.2處，仍有5.3mm的粗加工余量（Φ32-Φ21.2-5.5=5.3mm），在R40的極限位置處，加工余量一定大于5.3mm，即大于粗加工吃刀量，故粗加工還需走一刀。將精加工輪廓向外等距偏移到Φ10.5mm（兩刀粗加工余量加精加工余量），作為粗加工倒數第三刀走刀路線。此時在Φ24處，已開始走空刀，即（24+10.5=34.5mm）大于毛坯直徑。故粗加工安排走三刀。實際加工時安排倒數第三刀粗加工路線作為粗加工第一刀的走刀路線，依次類推。但工件的右端面的粗加工余量有32-10.5=21.5mm，可安排斜切三刀。

2.3 加工程序設計

⑴計算機床轉速n和進給速度F

根據工件材料為碳素鋼，查表得切削速度Vc=100m/min，進給量：粗加工為f粗=0.3mm/r，精加工為f精=0.15mm/r。所以，

轉速：

進給速度：F粗=n×f粗=1000×0.3=300mm/min、F精=n×f精=1000×0.15=150mm/min

⑵編制加工程序

從圖二的加工路線看，除斜切三刀之外，其余走刀路線具有重復性，故可利用子程序編制程序。（程序略）

⑶幾個關鍵數據的確定：

①主程序N13段的X10.5，應為（粗加工次數減一）乘以每刀粗加工余量再加上精加工余量，即（3-1）×5+0.5。

②主程序N14段中的L3，表示粗加工調用三次子程序，在X10.5處調用第一次，在X5.5處調用第二次，在X0.5處調用第三次。

③子程序中N36段U2為工件左端直徑Φ24加上2等于26，剛好大于已加工表面最大直徑Φ25.216。

④子程序N37段中的W80.436應為刀具每調一次子程序，使刀具返回右端面外2mm處，即子程序中所有W值之和為零（-2-4.923-39.877-28.636-5+80.436=0）。

⑤子程序中N38段U-31應為每調用一次子程序，使刀具向X軸負方向走一個粗加工背吃刀量5mm，即子程序中所有U值之和為背吃刀量負值（14.77+6.43+2.8+2-31=-5），為下一次調用子程序定位。

[參考文獻]

[1]詹華西.《數控加工與編程》.西安電子科技大學，2004.

[2]劉昭琴.《機械零件的數控車削加工》.北京理工大學出版社，2011.