盤類零件數控加工工藝分析及編程

黎佳妮

摘?要：本文將對盤類零件數控加工工藝與編程進行分析與研究，重點在于如何分析工藝、選擇刀具、加工路線的確定及加工程序的編制過程。并繪制出盤類零件圖，其中主要介紹了盤類零件數控加工工藝的制定和編程方法、工藝分析。并利用G代碼編制該零件的數控加工程序，本文以盤類零件數控工藝規程分析為重點和難點。

關鍵詞：數控加工工藝分析；刀具選擇；夾具選擇；G代碼編程

中圖分類號：TB?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.02.089

0?引言

20世紀40年代中后期數控加工技術為了方便復雜形狀零件加工而發展起來的一種自動化生產加工技術，它采用NC技術對零件加工過程進行程序定義，通過控制機床進行自動加工運行。數控加工技術最早出現于20世紀40年代，由美國北密支安的一個小型飛機場使用該項技術，1952年，美國的麻省理工學院經過不懈努力生產出一臺銑床，裝上了一套數控系統進行實驗，成功地實現了控制三個坐標軸同時運動。

1?數控機床的加工時的主要特點

（1）自動化程度相對較高，加工生產時效率較高。除了正常手工裝夾棒料以外，其它生產加工過程都是數控機床自動完成加工。有的機床加工過程中配合自動裝料和卸裝置，極大地提高了生產加工效率。

（2）加工零件對象的適應性較強。在生產加工中如果改變加工對象時，在毛坯裝夾方式和刀具不變的情況下，只需重新調整編程即可完成加工，不需要做其他復雜的調整工作，極大地縮短了生產準備時間。

（3）生產加工時精度較高，質量比較穩定。工件在加工時一般尺寸精度可以控制在0.005～0.01?mm之間，不受加工零件復雜程度的影響。因為絕大部分加工操作都由數控機床自動完成，減小了人為誤差，在批量生產時，可以很好地保證批量加工零件時尺寸的一致性，在一些高精度控制數控機床上還采用了位置檢測和反饋裝置，可以更好的提高數控加工的各項尺寸精度。

1.1?盤類零件特點

盤類零件是機械領域中的典常用工零件，它的范圍應用比較廣泛，如法蘭、導向套、各種軸承和汽缸套等。盤類零件在機械設備中常起到支撐和導向作用，所以對尺寸精度要求較高，形狀精度和表面光潔度要求也較高。盤類零件的加工特點適合在數控機床自動運轉的機器上完成，它依靠在數字媒質上加碼指令完成相應工作。

1.2?盤類零件數控加工工藝分析

根據盤類零件結構特點和加工技術要求，在加工時工藝必須滿足以下幾個方面的要求。

（1）在畫零件圖時，其尺寸標注要滿足加工編程方便的基本原則。

（2）零件圖在尺寸標注方法上，要滿足數控機床加工的特點。在零件圖上的尺寸必須要以同一基準標注尺寸或坐標尺寸在圖紙上直接給出。采用這樣的方法標注便于編程，在加工時，方便尺寸之間的相互協調。加工時在保證工藝基準、設計基準、檢查基準與編程加工原點設置的位置盡量保證一致性，給生產過程帶來極大的方便。

（3）盤類零件的毛坯和材料分析。材料是不是有良好的數控加工工藝性能，其熱處理和硬度狀態是什么樣的，加工時毛坯的余量是否足夠，表面是否均勻，毛坯的安裝操作定位能否便于操作等。

對于數控加工而言，加工工藝合理安排就是為后續零件加工的順序及編程順序提前規劃，保證加工順利進行。通過數控加工程序改變零件的形狀與尺寸大小，使其成為所需標準零件的加工過程。

1.3?盤類零件圖樣及材料的選擇

在機械加工生產過程中，產品質量一般受兩個方面影響，一個是材料，另一個就是加工工藝，加工工藝中最重要的部分就是加工順序，正確加工工藝順序可以大大降低原材料的損耗，是提高工件品質質量的重要方式。本文零件選擇45#鋼，毛坯選擇直徑200?mm通孔直徑為100?mm的毛坯零件。如圖所示。

2?盤類零件數控加工方法

2.1?盤類零件結構數控工藝分析

盤類零件結構工藝是指所設計的零件用最簡單的加工步驟與操作方法完成對該零件的加工。在設計零件產品時，必須考慮到該零件產品的整體結構與加工工藝。

（1）要確定盤類零件數控加工工藝規程，主要是零件加工工藝流程、主要內容加工工序、工件加工時切削量控制、工藝裝備如何確認和加工機床選擇、工時如何定額等。如何合理確定盤類零件加工精度與表面質量，準確地計算出零件加工尺寸，避免或減少誤差出現。

（2）機械加工工藝規程是組織和管理生產的基本依據，在設計新零件試制或零件生產時，必須遵循機械加工工藝基本規程提供的數據進行生產準備和技術準備。方便合理編制零件生產計劃，合理制定原材料尺寸、機床和毛坯，選擇合適的制造工藝裝備，科學有效地進行成本核算和相關技術上的準備。

機械加工工藝規程進行技術交流，能縮短生產的輔助時間，有效提高生產效率。良好的機械生產工藝規程必須廣泛吸取合理化建議，不斷交流相互工作經驗，才能適合技術的不斷更新。為了更好保證零件在加工時位置精度，在零件加工時，盡量在一次安裝中加工出所有相關表面尺寸，根據數控機床本身的精度來達到所要求的位置精度。并盡量在一次裝夾中加工出外圓與內孔，保證內外的同軸度精度。這樣可以達到減少勞動量，提高零件裝配質量。盤類零件的相關尺寸盡量要求一致，盡量采用標準刀具加工。減少加工刀具種類，節省換刀時間。

2.2?制定盤類零件加工工藝

（1）?熟悉加工工藝規程的主要依據，確定零件生產類型。

（2）?分析零件圖，查看圖上的尺寸和技術要求，找到主要技術要求并分析技術問題。

（3）?確定加工零件的毛坯，包括選擇類型及加工方法。

（4）?選擇零件定位基準或者定位基面。

（5）?選定好在數控機床上擬定加工工藝路線。

（6）?確定每道工序需要的設備和工藝設備。

（7）?確定好加工余量，尺寸及公差。

（8）?明確每個尺寸檢驗工序方法。

（9）?確定工序在切削時的用量和加工時間，選擇適合工藝方案進行加工。

（10）?完成工藝卡片填寫。

2.3?盤類零件數控加工刀具的選擇

在數控機床加工過程中刀具種類比較多，刀具的選擇是數控機床加工工藝中的比較重要內容，合理選擇不僅影響機械機的加工效率，而且還會影響加工的質量。數控機床刀具在選用時，首先要考慮機床的加工范圍、工序的主要內容、零件材料等因素。數控機床刀具的要求相比普通機床的刀具要求要高很多、除了剛性要好，還必須要有良好的穩定性和較長的使用壽命，另外除了切削性能良好外，還要求刀具在安裝調整時要相對方便。所以在選擇刀具的幾何形狀應依據具體情況而定，結合盤類零件結構特點選擇合適刀具，該零件將要用到粗車外圓刀、精車外圓刀以及切槽刀。

2.4?刀具裝夾方法

（1）?將刀具放置于刀架上，用前面2～3個螺栓壓緊。

（2）?用墊刀片調整刀尖位置，使刀尖與零件軸線必須等高，如果沒有和零件軸線等高，那么加工過程中會使零件加工變形。

（3）?在裝夾外圓車刀時需伸長車刀厚度的2倍。

（4）?在使用墊刀片的過程中盡量減少使用，如使用一定要放置整齊。

（5）?在刀具固定之前應調整刀具的偏角直至需要角度。

（6）?在裝夾切槽刀時，應該使切槽刀刃與工件表面完全平行并且刀尖最好略高于工件中心。

（7）?在裝夾過程中車刀不能伸出太長或者太短，否則會影響加工質量。

（8）?在裝夾所有刀具時，應該與零件中心線等高。

（9）?在車削時，切槽刀的中線應該與零件形成90度夾角，保證偏角相同。

2.5?工件夾具選擇

在數控加工過程中，數控加工裝夾方式按照定位方法可以分為兩種，第一種是找正定位裝夾方法，另一種是使用專用夾具定位安裝方法。找正定位裝夾方法包括直接找正裝夾方法，直接找正裝夾方法就是用百分表或者目測在機床上找正工件然后再進行夾緊。然而在我們平時裝夾過程中，常用到的裝夾裝置有三抓卡盤、四爪卡盤、虎鉗等工藝裝置。而專用夾具就是針對某種零件專門設計的裝夾工具。與前者相比，專用夾具制造成本高，只適合單一零件的批量生產，與卡盤等夾具使用性相比，專用夾具應用范圍更加廣泛。

三爪卡盤通常被稱為三爪自定心卡盤，它可以根據加工工件裝夾部分的圓周確定工件的回轉中心，但它的自定心精度不是太高。可以根據不同場合進行使用，一般在精加工車削、磨削過程及使用萬能分度頭銑削工件精度要求比較高情況下，選用裝夾精度比較高的三爪卡盤進行裝夾。在粗加工車削和沒有形位精度要求的磨削、銑削等加工中，一般會選用裝夾精度相對低的三爪卡盤。

本文盤類零件采用三爪卡盤裝夾，利用外六角扳手將其松開，將零件裝上并將其夾緊，在此過程中需要用百分表不斷的測量，使其與機床同軸。這樣可以避免加工誤差，導致后面加工零件不合格。

2.6?裝夾注意事項

（1）?設計基準、工藝基準與編程計算的基準要統一。

（2）?要盡可能減少裝夾次數，如果一次定位就能加工出全部待加工表面，盡量一次性完成。

（3）?夾具在選擇和定位時，夾緊機構不能影響加工中的走刀路線，如生產過程中發生碰撞可以采用虎鉗或者是加底板抽螺絲的方式裝夾。裝夾時要注意平面度、平行度等形位公差要求。

3?盤類零件數控加工程序

工件對刀操作及完成加工：

（1）?打開數控機床按下按鍵使刀架臺沿著Z軸移動，在手搖或手動的模式下，將刀移動到靠近工件的安全位置。

（2）?按下主軸正轉按鍵，將刀具移動到工件附近點，選擇合適的進給倍率，使刀具慢慢觸碰工件端面。

（3）?然后將刀具沿著X軸退出到合適的位置，按下主軸暫停鍵，在此過程中Z軸保持不變。

（4）?按下刀具表鍵進入參數設定頁面，輸入Z0按下測量按鍵，刀具Z軸方向對刀結束。

（5）?在按下主軸正轉按鍵，將刀具移動到工件附近點，選擇合適的進給倍率，使刀具輕輕觸工件外圓，將刀具沿著Z軸方向退刀，到合適的位置按下主軸暫停按鍵。在此過程中X軸坐標保持不變。

（6）?測量剛剛對刀處的外圓直徑并且記錄下來，在刀具表中輸入該數值，按下測量按鍵，刀具X軸方向的對刀結束。

（7）?最后刀具完成對刀，如果還有其他刀具則依次按同樣的方法對刀，最后將其加工。

4?結論

本文主要對盤類零件的加工特點進行工藝分析，結合數控車床車削加工工藝和編程方法的分析，目的在于提高加工工藝的效率和精度。在實際的盤類零件加工工藝中，加工情況較為復雜，盤類種類較多，因此在進行加工時應該根據實際情況和加工條件靈活應用，還要對加工中出現的問題作出具體分析，保質完成盤類零件加工工作，生產出優質產品。

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