數(shù)控車削編程工藝分析

【摘要】只有正確分析數(shù)控加工零件的工藝，合理的選擇切削用量，靈活地使用各編程指令，才能控制好產(chǎn)品加工精度，真正提高產(chǎn)品加工效率。本文以軸類零件從加工路線的確定、切削用量的選擇、編程指令的靈活運用簡單分析一下編程方法的應用。

【關鍵詞】數(shù)控編程;合理選擇切削用量;靈活運用多種編程指令

數(shù)控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備，是綜合應用計算機、自動化控制、自動檢測及密集機械等高新技數(shù)的產(chǎn)物。隨著數(shù)控技術的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對于懂得數(shù)控加工技術，能進行數(shù)控加工編程的技術人才的需求量也將不斷增加，數(shù)控加工在生產(chǎn)過程中發(fā)揮著積極作用。在實際加工過程中，對于同一個零件不同的加工方案反映出不同的加工效果，如何更好的發(fā)揮數(shù)控車床的作用，根據(jù)生產(chǎn)的具體條件在編程加工中靈活選擇不同的加工方案具有積極的意義，下面以軸類零件編程需要考慮的幾點加以分析。

1.合理確定加工路線

在實際進行數(shù)控編程時，確定加工路線的原則應在保證零件加工精度和表面粗糙度的條件下，應盡可能縮短加工路線，以便提高生產(chǎn)率。

在加工編程過程中應根據(jù)具體情況考慮以下幾點：

1.1 精、粗加工分開

1.1.1 確保加工精度

首先應考慮粗、精加工分開的原則，先粗加工再精加工，通常在一次裝卡中，不允許將零件某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。如圖1所示的零件，數(shù)控加工中應先切除整個零件的大部分余量，再將其表面精車一遍，以滿足加工精度和表面粗糙度的要求。有同軸度要求的內(nèi)外圓柱面或者有垂直度要求的外圓與端面，應盡可能在一次裝夾中完成，以減小工件的定位誤差。

圖1

1.1.2 防工件變形

對于容易發(fā)生加工變形的零件，通常粗加工后需要進行矯形，這時粗加工和精加工作為兩道工序，可以采用不同的刀具或不同的數(shù)控車床加工。對毛坯余量較大和加工精度要求較高的零件，應將粗車和精車分開，劃分成兩道或更多的工序。將粗車安排在精度較低、功率較大的數(shù)控車床上，將精車安排在精度較高的數(shù)控車床上。以圖2（a）所示手柄零件為例，說明工序的劃分。

圖2

該零件加工所用坯料為?30棒料，批量生產(chǎn)，加工時用一臺數(shù)控車床。工序劃分如下：

第一道工序（按圖b所示將一批工件全部車出，包括切斷），夾棒料外圓柱面，工序內(nèi)容有：先車出?12 和?20 兩圓柱面及圓錐面（粗車掉R42圓弧的部分余量），轉(zhuǎn)刀后按總長要求留下加工余量切斷。

第二道工序（見圖c），用?12外圓及?20端面裝夾，工序內(nèi)容有：先車削包絡SR7球面的30°圓錐面，然后對全部圓弧表面半精車（留少量的精車余量），最后換精車刀將全部圓弧表面一刀精車成形。

在數(shù)控加工劃分工序時，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性，零件的批量，機床的功能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少，程序的大小，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。什么零件宜采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，也要根據(jù)實際情況來確定，但一定要力求合理。

1.2 加工路線的確定

圖3給出了三種不同的輪廓粗車切削進給路線。

圖3

其中圖a為矩形循環(huán)進給路線，其路線總長最短，圖b為三角形循環(huán)進給路線;圖c表示利用數(shù)控系統(tǒng)具有的封閉式復合循環(huán)功能控制車刀沿著工件輪廓線進行進給的路線。因此在同等切削條件下的切削時間最短，刀具損耗最少，為最常用的粗加工切削進給路線，但也有缺點，粗加工后的精車余量不夠均勻，一般需安排精加工。所以實際加工時要根據(jù)具體情況運用不同的方法。

2.合理選擇切削用量

粗加工時，一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本。切削用量的選擇原則首先選取盡可能大的背吃刀量;其次要根據(jù)機床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量;最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。

切削用量的選擇原則首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量;其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進給量;最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合實踐經(jīng)驗而定。

粗加工時， 由于對工件表面質(zhì)量沒有太高的要求，進給量f主要受刀桿、刀片、機床、工件等的強度和剛度所承受的切削力限制，一般根據(jù)剛度來選擇。工藝系統(tǒng)剛度好時，可用大些的f;反之，適當降低f。

精加工、半精加工時，f應根據(jù)工件的表面粗糙度Ra要求選擇。Ra要求小的，取較小的f，但又不能過小，因為f過小，切削厚度hD過薄，Ra反而增大，且刀具磨損加劇。刀具的副偏角愈大，刀尖圓弧半徑愈大，則f可選較大值。一般，精車時可取0.10～0.20mm/r。

3.靈活運用多種數(shù)控編程指令

外圓輪廓零件編程指令較多，其中G71外圓粗車循環(huán)指令、G73封閉切削循環(huán)指令及G70精加工循環(huán)等編程指令在外圓輪廓的粗加工中運用較多，編程加工過程中要熟悉編程指令，靈活的選擇和運用各個指令，運用各種方法保證產(chǎn)品加工精度，有效的提高產(chǎn)品加工效率。

下面以圖形走刀路徑及注意事項說明各指令的選擇應用。

（1）外圓粗切削循環(huán)（G71）

當給出圖4所示加工形狀的路線A→A′→B 及背吃刀量，就會進行平行于Z軸的多次切削，最后再按留有精加工切削余量Δw和Δu/2之后的精加工形狀進行加工。

圖4 外圓粗加工循環(huán)

在此應注意以下幾點：

1）在使用G71 進行粗加工循環(huán)時，只有含在G71 程序段中的F、S、T功能才有效。

而包含在ns→nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定對粗車循環(huán)也無效。

2）A→B之間必須符合X軸、Z軸方向的共同單調(diào)增大或減少的模式。

3）可以進行刀具補償。

由于該指令對零件的輪廓有特殊的要求，X軸、Z軸方向同時單調(diào)增大或單調(diào)減小。

（2）封閉切削循環(huán)（G73）

這種方式對于鑄造或鍛造毛坯的切削是一種效率很高的方法。G73循環(huán)方式如圖6所示。

用G73時，與G71一樣，只有G73程序段中的F、S、T有效。

運用G73指令編程加工時，要合理的確定切削余量，直徑方向的總切削余量確定原則為：

余量較均勻毛坯件切削余量=各軸段輪廓最大余量處余量

棒類零件毛坯件切削余量=1/2（棒料毛坯直徑–輪廓最小直徑處直徑）

循環(huán)次數(shù)R值確定原則為：切削余量除以每刀切削量（取整）

圖5 封閉切削循環(huán)

（3）精加工循環(huán)（G70）

由G71、G73 完成粗加工后，可以用G70 進行精加工。

在這里G71、G73程序段中的F、S、T的指令都無效，只有在G70程序段中的F、S、T才有效。

結(jié)合以上編程指令各自的走到路徑，合理選擇指令對產(chǎn)品外圓輪廓進行粗加工，可以提高產(chǎn)品加工效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。對于余量不均勻的輪廓應盡量采用G71指令編程加工，如用G73指令編程加工時，會導致空走刀軌跡過多，降低產(chǎn)品加工效率。

4.結(jié)束語

綜上所述，只有正確分析數(shù)控加工零件的工藝，合理的選擇切削用量，靈活地使用各編程指令，才能控制好產(chǎn)品加工精度，真正提高產(chǎn)品加工效率，切實發(fā)揮數(shù)控車床的作用。

參考文獻

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