典型零件數(shù)控加工工藝制定

【摘 要】數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。工藝分析是數(shù)控車削加工的前期工藝準(zhǔn)備工作。工藝制定的合理與否，對(duì)程序編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影響。因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的特點(diǎn)，認(rèn)真而詳細(xì)地制定好零件的數(shù)控加工工藝。在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，要把被加工的全部工藝過(guò)程、工藝參數(shù)等編制成程序，整個(gè)加工過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的，因此程序編制前的工藝分析是一項(xiàng)十分重要的工作，其目的是以最合理或較合理的工藝過(guò)程和操作方法，指導(dǎo)編程和完成加工任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控車床；工藝；制定

引 言

本章在從工作實(shí)際應(yīng)用的角度，介紹數(shù)控機(jī)床加工工藝所涉及的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原則，了解機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本概念；了解數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn)、主要內(nèi)容和工藝文件；掌握數(shù)控加工工藝分析方法；掌握數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)及工藝卡片編寫原則。

數(shù)控加工工藝是指應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加工零件的方法和手段。數(shù)控加工與普通加工在方法和內(nèi)容上是相似的，但控制方式不同。對(duì)普通加工來(lái)說(shuō)，以某工序?yàn)槔?，其工步安排、走刀路線和走刀量的確定、切削參數(shù)選擇等內(nèi)容，在很大程度上由操作工人自行考慮和確定，機(jī)床加工也是用手工操作方式來(lái)控制的。而對(duì)數(shù)控加工來(lái)說(shuō)，在加工前，需將加工操作的所有內(nèi)容——工步的劃分與順序、走刀路線、走刀量、切削參數(shù)等，按規(guī)定的代碼形式編制成程序，再將程序輸入數(shù)控機(jī)床，加工時(shí)由機(jī)床控制系統(tǒng)對(duì)程序代碼進(jìn)行解釋運(yùn)算和處理，再通過(guò)機(jī)床伺服系統(tǒng)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按程序運(yùn)動(dòng)，從而加工出所需的零件?？梢?jiàn)數(shù)控加工的關(guān)鍵是編程，而編制程序的前提是制定零件的加工工藝方案。

1、零件圖工藝分析

典型軸類零件如圖1所示，零件材料為合金鋁，無(wú)熱處理和硬度要求，試對(duì)該零件進(jìn)行數(shù)控車削工藝分析。

該零件表面由圓弧面、圓錐面、及螺紋等表面組成。其中直徑尺寸沒(méi)有的尺寸精度要求；表面粗糙度要求一般。圖樣給出幾何條件較為充分，尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚，可直接作為編程數(shù)值直接采用。零件材料為合金鋁，無(wú)熱處理和硬度要求。本文以桶身為例論述加工工藝過(guò)程。

通過(guò)上述分析，可采用以下幾點(diǎn)工藝措施。

①對(duì)圖樣上給定的尺寸，沒(méi)有公差要求，故編程時(shí)不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。②左右端面均為多個(gè)尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，相應(yīng)工序加工前，應(yīng)該先將左右端面車削完畢。③左右兩端面加工時(shí)需掉頭裝夾，而且掉頭裝夾必須先車左端并保證工件同軸度。

2、選擇設(shè)備。根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用BEIJING-FANUC 0i mate數(shù)控車床。

3、確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式。①定位基準(zhǔn)：此零件加工需分兩道工序，首先以坯料軸線和左端面毛坯為定位基準(zhǔn)在右端車內(nèi)外輪廓作精基準(zhǔn)；其次以右端面的精基準(zhǔn)粗精車左端外圓輪廓。②裝夾方法：左右端采用三爪自定心卡盤定心夾緊。

4、確定加工順序。加工順序首先利用三爪卡盤夾住毛培，粗到精車削桶身右端內(nèi)外形如圖；再利用車削好的工藝件車左端Φ28端面如圖。 BEIJING-FANUC 0i mate數(shù)控車床具有粗精車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)確定其進(jìn)給路線。

圖2桶身 3桶蓋

Fig.2 Ladle body Fig.3 Bung

5、刀具選擇。①選用45°硬質(zhì)合金刀粗車左右兩端。②選用75°硬質(zhì)合金刀，粗精加圓弧。為防止副后刀面與工件輪廓干涉（可用作圖法檢驗(yàn)），副偏角不宜太小。③選用硬質(zhì)合金內(nèi)孔車刀，車螺紋選用硬質(zhì)合金60°內(nèi)螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取rε=0.15～0.2㎜。④選用Φ20鉆頭，鉆桶身底孔；

6、切削用量選擇。①背吃刀量的選擇。輪廓粗車循環(huán)時(shí)選ap=2mm，精車ap=0.25mm；螺紋粗車時(shí)選ap=0.4mm，逐刀減少，精車ap=0.1mm。②主軸轉(zhuǎn)速的選擇。車直線和圓弧時(shí)，選粗車切削速度vc=90m/min、精車切削速度vc=120m/min，然后利用公式計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑D=60mm精車工件直徑取平均值）：粗車750r/min、精車1200r/min。車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速n=500r/min。③進(jìn)給速度的選擇。選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，再根據(jù)加工的實(shí)際情況確定粗車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.4mm/r，精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.1mm/r，最后根據(jù)公式vf=nf計(jì)算粗車、精車進(jìn)給速度分別為200mm/min和100mm/min。

綜合前面分析的各項(xiàng)內(nèi)容，并將其填入數(shù)控加工工藝卡片（略）。此表是編制加工程序的主要依據(jù)和操作人員配合數(shù)控程序進(jìn)行數(shù)控加工的指導(dǎo)性文件。主要內(nèi)容包括：工步順序、工步內(nèi)容、各工步所用的刀具及切削用量等。

車削用量的選擇原則是：粗車時(shí)，首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的背吃刀量，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量，最后確定一個(gè)合適的切削速度。精車時(shí)，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，因此選擇精車切削用量時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。

結(jié) 論

在制訂數(shù)控車削加工工藝的過(guò)程中，工藝編制應(yīng)遵循普通車削工藝的總體原則，同時(shí)還對(duì)數(shù)控車削加工的特點(diǎn)進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)零件的加工工藝規(guī)程時(shí)，先要對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行深入分析，即零件圖工藝分析，對(duì)于數(shù)控車削加工來(lái)說(shuō)主要應(yīng)考慮以下幾方面：構(gòu)成零件輪廓的幾何條件、尺寸精度要求、形狀和位置精度的要求、表面粗糙度要求、材料與熱處理要求。第二是劃分加工工序，在數(shù)控車削加工中以下兩種原則使用較多：按所用刀具劃分工序和按粗、精加工劃分工序。第三確定零件裝夾方法和夾具選擇，數(shù)控車床上零件安裝方法與普通車床一樣，要盡量選用已有的通用夾具裝夾，且應(yīng)注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次裝夾中能把零件上所有要加工表面都加工出來(lái)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]任樹(shù)棠.王繼明.數(shù)控加工工藝.中國(guó)科學(xué)文化出版社2007.6

[2]王軍.劉勁松.數(shù)控加工工藝.武漢大學(xué)出版社2009.1