基于虛擬加工的數控車削優化探析

周麗勤

【摘 要】隨著車削技術的不斷進步，人們對于數控車削優化的關注度也逐漸增強。為了做好車削加工過程優化，提升加工效率，就需要了解數控車削加工工藝，文章基于虛擬加工的數控車削優化的實證分析，希望可以對虛擬加工技術和數控車削優化有一個全面的認識與了解，從而為后續的研究奠定基礎。

【關鍵詞】數控車削；虛擬加工；優化

【中圖分類號】TG519.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）12-0058-03

數控技術的基礎在于設備的可編程自動化控制，設備可以按照設定的程序自動化地運行，這樣就可以實現時間與空間上操作者與設備的相互分離，同時也可以滿足機床與加工系統的智能化要求。

1 數控車削加工工藝

在進行數控車削加工之前，需要做好前期的工藝準備，如果制定的加工工藝不夠科學，就會引發程序編制問題，影響加工精度。數控機床編制主要包含工作原理、性能特點及結構等內容，想要滿足加工程序的實用性與合理性要求，就應該透徹地分析這一部分內容。只有掌握好編程的格式與語言，才能熟練地掌握加工工藝，確定切削用量，最終做好刀具及工件裝夾方法的選擇。

1.1 尺寸標注法

零件圖尺寸標注法可以滿足數控車床加工的要求，這一種方法有利于編程，同時也可以滿足工藝、設計、編程原點及測量基準的統一。如果零件圖上缺少設計基準，在不影響零件精度的前提下，應該做好工藝基準的統一，對轉化的尺寸進行計算，這樣就可以簡化編程計算[1]。

1.2 精度和技術要求分析

在零件加工中，精度與技術要求分析非常關鍵。合理分析零件的尺寸精度及表面粗糙度，是滿足加工方法、裝夾方式、切削用量的基礎與前提。精度和技術要求分析主要包含分析數控車削加工精度是否能夠滿足圖紙的要求與標準，如果不滿足，需要積極采取措施加以彌補，盡量為后續的工序留下余量；分析加工零件的精度及技術要求的合理性和完整性；針對圖紙上有位置精度的則對其表面有一定的要求，確保可以在一次裝夾之下完成；針對表面粗糙度要求較高的，可以選擇恒線速度切削。

1.3 零件圖分析

分析零件圖是數控車削工藝制定的首要任務，主要是分析尺寸的標準方法、精度、技術及輪廓的集合要素。此外，也可以分析加工要求和零件結構的合理性，最終選擇工藝基準[2]。

2 基于虛擬加工的數控車削過程優化實驗

基于虛擬加工進行數控車削過程優化實驗，分析其優化效果，這一實驗主要是通過檢測并且對比分析優化前后的切削力的實際變化，這樣就可以做好切削功率、切削時間及材料去除率的對比，驗證基于加工效率為優化目標的優化效果，且實驗數據主要是利用八角環應變式的測力儀采集，因為難以在數控車床上進行安裝，所以在CA6140車床上進行實驗，利用人工的方式來調整不同加工條件下的切削參數應用方法，確保與數控加工效果類似，經過優化之后，主軸的轉速使用變速器按照車床轉速的檔位來確定調節的精確性[3]。粗加工優化條件如下：刀具材料選用YT15，前角為14°，主偏角為75°，材料為45鋼，刀尖圓弧半徑為0.8 mm。如圖1所示，實驗工件需要做好前后的對比優化。

在分析毛坯圖后發現，其切削深度變化較大，在數控編程中為了滿足切削參數的要求，滿足加工過程的穩定性及安全性要求，一般會按照最大的切削深度來做好切削參數值的設定。因此，為了滿足最大切削深度，沒有進行任何優化的主軸轉速為350 r/min，進給的速度為0.15 mm/r。

在實驗中，最高加工效率為數控程序優化的目標，約束條件見表1。

按照毛坯模型，在既定切削條件下進行虛擬的車削加工，對切削的直徑與深度進行計算。按照直徑與深度的實際變化情況，將表面加工程度分為3段，然后通過遺傳算法，利用最高加工效率來計算進給速度及主軸轉速，其優化結果見表2。

按照優化前與優化后的切削參數，就可以開展切削實驗，然后對切削力進行檢測，具體如圖2所示。在優化之前，整個加工過程的主軸轉速及進給的速度都是設置的定值，隨著切削深度的增大，各個段落的切削力也在逐漸增大，但是各個加工段的時間是相同的。通過優化之后，每一個段落的切削力都在減小，并且明顯縮短了加工所需要的時間，有利于加工效率的全面提升。

通過圖2中的數據來看，加工的時間從原來的170 s縮短到80 s，效率提升超過50%，并且對于機床的切削能力也可以進行合理的利用，這樣也可以大幅度地提升材料的去除率，滿足加工效率的實際要求。

3 結語

總而言之，隨著時代的不斷發展，在制造業領域之中對于數控機床使用的頻率在逐漸增多。通過本文基于虛擬加工的數控車削優化的實證分析，希望可以對虛擬加工技術和數控車削優化有一個全面的認識與了解，從而為后續的研究奠定基礎。

參 考 文 獻

[1]向云紅.數控車削加工工藝優化探析[J].湖南農機，2014（12）：19-20.

[2]劉志國.數控車削加工工藝的設計與優化[J].科技風，2013（14）：25-26.

[3]謝書童，郭隱彪.數控車削中成本最低的切削參數優化方法[J].計算機集成制造系統，2011（10）：2144-2149.

[責任編輯：鐘聲賢]