數控車床典型零件加工工藝分析與研究

趙金鳳

（德州職業技術學院，山東 德州 253000）

0引 言

數控車床加工中，數控加工工藝的制訂是最關鍵的一步。工藝是否合理直接影響到產品的質量與加工效率。本文以2014年山東省數控車技能大賽實操試題為例，對零件的尺寸精度、形位精度進行分析，并制訂加工工藝，合理的加工工藝是取得勝利的關鍵因素。

圖1零件加工內容包括外圓、階臺、內孔、外圓弧面、橢圓面、內外圓錐面、槽、內外螺紋等，大部分尺寸都有公差要求，而且精度很高，從0.012～0.03mm不等，形位公差平行度與同軸度要求也很高，關鍵尺寸的表面粗糙度為Ra0.8。

1 加工路線的分析

圖1

為了保證平行度和同軸度的精度要求，先粗加工左端為φ70×30 mm，然后夾持該外圓，粗車右端各部尺寸；調頭粗精加工左端各部尺寸，最后，以內錐定位，兩頂尖精加工右端各部尺寸。本零件兩端都要加工，坐標原點分別設在兩端面與工件軸線的交點處，工藝路線安排如下：

1）三爪卡盤夾持工件右端，伸出長度60 mm左右，粗車左端。a.粗車零件外圓為φ70×30 mm；b.粗車零件端面，留精加工余量0.3 mm；c.鉆φ20 mm的底孔，深46 mm。

2）調頭，夾持 φ70×30 mm 外圓。 a.粗車端面，保證總長，注意左端有余量 0.3 mm；b.粗車外圓 φ80×10.5 mm、φ67×40.5 mm、φ41×5.5mm、φ31×24.8 mm。c.鉆 φ20 mm 的底孔，深25 mm；d.粗精車內孔至尺寸，內孔倒角60°。

3）調頭，夾持 Φ67×40.5 外圓。a.精車端面，保證總長；b.精車內槽、內螺紋M30×1.5至尺寸；c.精車內孔、莫氏5號內錐至尺寸；d.精車外圓 φ78、R13圓弧至尺寸；e.鉆φ20 mm的底孔，深25 mm。

4）車削莫氏5號錐堵作為前頂尖，兩頂尖夾持車削右端各部。a.用G73、宏程序車削外圓、圓弧、橢圓、錐面；b.車削兩槽至尺寸；c.粗精車螺紋M30×1.5至尺寸。

也可用軟件自動編程加工右端各部尺寸，這有利于各加工表面的銜接。右端內孔也可安排在最后加工，這有利于提高工件的剛性。

在比賽現場也有選手沒有選擇上面的加工路線，而是先粗加工右端各部尺寸，再夾持右端粗精加工左端各部尺寸，最后夾持左端精加工右端各部尺寸。沒有采用莫氏錐堵，兩頂尖加工右端各尺寸。這種加工工藝采用找正的方法保證平行度和同軸度是很難保證的。通過檢測零件也證實了該工藝的不合理性，不但平行度和同軸度超差，而且φ78外圓的長度也超差。

2 刀具的選擇

1）車刀的安裝順序。合理的加工工藝有利于選擇刀具，該零件需要的刀具有粗精車的外圓車刀2把，內孔、內槽、內螺紋車刀各一把，外圓槽、外螺紋車刀各一把，麻花鉆1把。數控車床用的是4工位四方電動刀架，一次只能安裝4把刀具，所以的必須安排好刀具的先后順序，避免多次安裝，從而增加輔助時間。可以根據加工路線，先安裝外圓粗車刀，粗車后卸下，再安裝精車刀和孔加工刀具，最后卸下孔加工刀具，然后安裝車槽刀和外螺紋車刀。

2）車刀的材料。車刀材料的合理選擇，直接影響零件的表面質量和尺寸精度。零件的材料為45圓鋼，最好選擇可轉位車刀，可合理進行刀補，保證圓弧、錐面、橢圓面的尺寸與形狀精度。刀片以涂層刀片為最佳，因涂層刀片的耐磨性好，這有利于保證尺寸精度和表面粗糙度要求。好的刀具選擇、合理的切削用量是保證零件尺寸精度和表面粗糙度的重要措施。

3 工裝的設計

要想保證φ40外圓軸線對基準（莫氏5號內錐軸線）的同軸度、R4.5圓弧右端面對基準（零件的左端面）的平行度要求，靠三爪卡盤夾持是實現不了的，被測要素與基準面不能在一次裝夾中完成，如果卡盤有跳動誤差，用百分表找正無法保證。只能設計一個裝夾零件的莫氏錐頂尖，與工件的內錐配合，實現以基準定位，加工被測要素，以保證平行度和同軸度的精度要求。這里要注意，在使用莫氏錐頂尖的時候必須在本機床上臨時加工，不可卸下。下次使用，莫氏錐面必須重新加工。莫氏錐頂尖由φ32×20圓柱與20 mm長的莫氏5號圓錐組成。

4結 語

實踐證明，在大賽中奪冠的數控技術能手，能制訂出合理的加工工藝是關鍵。在制訂加工工藝時，必須結合零件的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度以及零件的材料、生產類型認真研究分析，才能設計出合理和最優的數控加工工藝。

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