淺談數(shù)控加工工藝中銑削與車削工藝路線的確定

徐姣娜

【論文摘要】數(shù)控機(jī)床的加工工藝與普通機(jī)床的加工藝雖有諸多相同之處，但也有許多不同之處。明確在加工中各工藝的確定原則，對保證加工品質(zhì)，提高生產(chǎn)效率至關(guān)重要。為此，分析了數(shù)控銑削和車削的部分加工工藝。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工；銑削；工藝路線；車銷；工序劃分

【中圖分類號】TG519.1

數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動化設(shè)備，它的效率高于普通機(jī)床的2～3倍，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的這一特點(diǎn)，必須熟練掌握其性能、特點(diǎn)、使用操作方法，同時還必須在編程之前確定好加工工藝路線，這樣才能進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率、加工精度。根據(jù)零件的材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求不同，各種零件的加工工藝是不同的，即使是同類型的零件，由于生產(chǎn)條件和批量大小的不同，其工藝也不同，因此，必須根據(jù)具體情況制定合理的工藝路線。

一、數(shù)控銑削加工工藝路線的確定

1、數(shù)控銑削加工工藝路線確定的原則

在數(shù)控加工中，數(shù)控銑削加工工藝路線的確定原則有以下幾點(diǎn)：①選擇使工件在加工后變形小的路線；②應(yīng)使數(shù)值計算盡量簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量；③應(yīng)使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率；④應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求；⑤為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓一次走刀完成。

2、常用銑削加工工藝路線分析

按照數(shù)控銑削加工工藝路線的確定原則，對某些典型零件的加工路線進(jìn)行簡要分析 ：

2.1 平面類零件銑削加工工藝路線分析

銑削平面零件時，一般采用立銑刀進(jìn)行切削，為保證零件表面質(zhì)量，對刀具的切入和切出點(diǎn)需精心選擇。銑削外輪廓時，銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線的切向方向切入和切出，不可直接切入零件，以免碰傷加工表面，保證零件表面光滑，當(dāng)銑內(nèi)輪廓表面時，銑刀也要沿輪廓線切線方向進(jìn)退刀。

2.2 外輪廓類零件銑削的加工工藝路線的分析

對于加工圓弧時，要安排好刀具的切入、切出，要避免交接處重復(fù)加工，因會出現(xiàn)明顯的界痕。當(dāng)整圓加工完畢后，不可在切點(diǎn)處直接退刀，應(yīng)讓刀具多切削一段距離，以避免取消刀具補(bǔ)償時，工件表面與刀具相碰撞，產(chǎn)生廢件。銑削圓弧內(nèi)輪廓時，也要切向切入，切入切出時應(yīng)有過渡圓弧，以提高表面的加工質(zhì)量。

2.3 凹槽類零件銑削的加工工藝路線分析

為保證工件表面的粗糙度要求，如用行切法加工，將在刀次接替間的起終點(diǎn)時留有殘留高度，因而達(dá)不到粗糙度要求；而采用最后一次走刀應(yīng)連續(xù)加工出最終輪廓的方法，能將內(nèi)腔中的全部余量切除干凈，無死角殘留，輪廓完整。如果使用環(huán)切法，對輪廓表面進(jìn)行光整，能獲得更好的效果。

2.4 曲面類零件銑削的加工工藝路線分析

對于曲面類零件的加工，選用球頭刀，并常采用 "行切法"進(jìn)行加工。行切法是指球刀與加工輪廓的切點(diǎn)軌跡是一行一行的，而行間的距離是按零件加工精度的要求確定。 當(dāng)曲面零件的邊界敞開時，且無其他表面限制，曲面邊界可延伸，球刀可由外邊界開始加工。

2.5 細(xì)長類零件及薄板類零件的加工工藝路線分析

對細(xì)長類零件及薄板類零件要用對稱去除余量法或分幾次走刀加工到最終尺寸的方法安排加工路線，安排加工步驟時，應(yīng)將對工件剛性破壞較小的工步安排進(jìn)行先加工。

二、數(shù)控車削加工工藝路線的確定

1.要想很好的確定數(shù)控車削加工工藝，則需要掌握數(shù)控車床加工零件時所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段。其主要包括：

（一）確定零選擇數(shù)控車削時的加工內(nèi)容；

（二）根據(jù)零件圖紙對加工過程進(jìn)行加工工藝分析；

（三）合理選擇加工中所用的工具及夾具；

（四）按加工要求合理安排工序；

（五）走刀路線的確定；

（六）加工程序的編寫，仿真校驗(yàn)及修改；

（七）進(jìn)行試件加工，并對實(shí)際出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決；

（八）編寫數(shù)控加工工藝規(guī)程文件；

數(shù)控車削的加工工藝內(nèi)容較多，但很多與普通車床相似，在此不累述。

2.數(shù)控車削加工工藝分析

數(shù)控車削加工時要進(jìn)行工藝分析這項(xiàng)前期工藝準(zhǔn)備工作。制定出合理的工藝才能提高加工效率及加工精度。程序編寫的是否實(shí)用，要看編程者對數(shù)控車床的工作原理、性能特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)的了解程度如何。除應(yīng)掌握編程格式外，還應(yīng)掌握工件加工工藝路線的確定方法，合理的選擇切削用量、刀具和工件裝夾方案。 其主要內(nèi)容包括：零件圖分析；夾具和刀具的選擇；切削用量的選擇；工序的劃分。

（一）零件圖分析

零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性，選擇工藝基準(zhǔn)。

（1）.尺寸標(biāo)注方法分析

零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床的加工特點(diǎn)，以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，又有利于設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。如果零件圖上各方向的尺寸沒有統(tǒng)一的設(shè)計基準(zhǔn)，可考慮在不影響零件精度的前提下選擇統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)。計算轉(zhuǎn)化各尺寸，以簡化編程計算。

（2）.輪廓幾何要素分析

在手工編程時，要計算每個節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。因此在零件圖分析時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。

（3）.精度和技術(shù)要求分析

對被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。其主要內(nèi)容包括：分析精度及各項(xiàng)技術(shù)要求是否齊全、是否合理；分析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達(dá)到圖紙要求，若達(dá)不到，允許采取其他加工方式彌補(bǔ)時，應(yīng)給后續(xù)工序留有余量；對圖紙上有位置精度要求的表面，應(yīng)保證在一次裝夾下完成；對表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)采用恒線速度切削（注意：在車削端面時，應(yīng)限制主軸最高轉(zhuǎn)速）。

（二）夾具和刀具的選擇

（1）.工件的裝夾與定位

數(shù)控車削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面，盡量減少裝夾次數(shù)，以提高加工效率、保證加工精度。對于軸類零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn)；對于套類零件，則以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪自動定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動及氣動夾具外，還有多種通用性較好的專用夾具。實(shí)際操作時應(yīng)合理選擇 。

（2）.刀具選擇

刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外，還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命，提高生產(chǎn)率的有效措施。數(shù)控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。

1）尖形車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的主、副切削刃構(gòu)成，如外圓偏刀、端面車刀等。這類車刀加工零件時，零件的輪廓形狀主要由一個獨(dú)立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。

2）圓弧形車刀。除可車削內(nèi)外圓表面外，特別適宜于車削各種光滑連接的成型面。其特征為：構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一 圓度誤差或線輪廓誤差很小的圓弧，該圓弧刃的每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，因此刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。

3）成型車刀。即所加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常用的成型車刀有小半徑圓弧車刀、車槽刀和螺紋車刀等。為了減少換刀時間和方便對刀，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)控車削加工中，應(yīng)盡量采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀。

（三）切削用量選擇

數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速S（或切削速度υ）及進(jìn)給速度F（或進(jìn)給量f ）。

切削用量的選擇原則，合理選用切削用量對提高數(shù)控車床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。確定數(shù)控車床的切削用量時一定要根據(jù)機(jī)床說明書中規(guī)定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)采用類比法來確定。一般的選擇原則是：粗車時，首先考慮在機(jī)床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進(jìn)給量f；最后再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個合適的切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數(shù)，提高加工效率，增大進(jìn)給量有利于斷屑。精車時，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，盡可能地提高加工速度。

三、結(jié) 語

在數(shù)控加工的實(shí)際生產(chǎn)過程中，各種不同工件所采用的加工工藝路線是各不相同的，只要靈活的按照加工工藝路線的主要原則進(jìn)行，就能充分地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能，確保安全可靠，且編程簡化。數(shù)控機(jī)床作為一種高效率的設(shè)備，要想充分發(fā)揮其高精度、高自動化和高性能的特點(diǎn)，除了必須掌握機(jī)床的特點(diǎn)，高性能及操作方法外，還應(yīng)在編鞋程序前進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析以及確定合理的加工工藝，才能得到最優(yōu)的加工方案。

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