數(shù)控車削軸類零件工藝分析及數(shù)控加工編程

蘇永華

【摘 要】闡述數(shù)控車削加工軸類零件的工藝分析方法及加工過程，闡明零件加工工藝設計和編輯程序，為用數(shù)控車床加工軸類零件的方法提供參考。

【關鍵詞】數(shù)控加工 工藝分析 加工方案

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）06B-0084-03

隨著我國制造業(yè)快速發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)普遍裝配到各生產(chǎn)一線。它具有適應性強、加工精度高、尺寸一致性好、生產(chǎn)效率高、容易實現(xiàn)復雜形狀及曲面零件的加工、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化等優(yōu)點。在數(shù)控車床的零件加工中，加工工藝分析、零件的加工順序和程序編輯是影響加工質(zhì)量和加工效率的關鍵因素。不管是手工編程還是軟件編程，在編輯程序前都需要對零件圖進行加工工藝的分析、擬定加工順序和裝夾方案、合理選用刀具和車削參數(shù)，處理好零件的加工工藝問題（如裝夾位置、加工路線等）。這樣才能有效地提高數(shù)控機床的利用率，改善零件加工質(zhì)量。

對于數(shù)控、模具等機械類專業(yè)的學生來講，畢業(yè)后大多將從事數(shù)控加工、模具制造、機械制造等行業(yè)。所以學好數(shù)控技術對以后從事機械加工相關的工作有著重要的意義。

一、數(shù)控編程的方法

數(shù)控機床編程常用到的有兩種方法：第一種是手工編程；第二種是使用編程軟件編程。這兩種程序的編輯方法都有各自優(yōu)點和缺點，加工范圍也有所不同。手工編輯的程序比較簡單精煉、容易讀懂、程序修改方便，相對簡單的零件就比較適合用手工編程，遇到相對復雜的曲面零件，手工編程就難以編程了。軟件自動編程是指使用計算機編程軟件來編制數(shù)控加工程序，軟件編程具有效率高、不易出錯、操作可靠安全的特點，對于復雜的曲面零件加工程序也能較容易編寫，缺點是軟件編程編寫的程序比較長、不夠簡短，另外，由于受到軟件本身的限制，有些情況下走刀路徑不是很合理，加工時間比較長。所以，不同的零件加工編序要選擇合適的編程方式。

二、零件加工工藝分析

以下面的零件加工為例，對零件加工工藝進行分析。

（一）零件圖

見圖1-1

（二）工藝性分析

如圖1-1所示，工件的加工形面較多，有圓柱、圓弧、外槽、外螺紋、倒角等。加工時，要考慮工件的變形及調(diào)頭后工件的找正等問題。由于工件左端有外槽和螺紋，加工時要考慮到它比右端受力大，但左端Φ40mm外圓長度尺寸較長，可用作加工右端的夾位。故先加工左端，然后夾左端Φ40mm外圓，來加工右端錐面及圓弧等。這樣，就可以避免工件調(diào)頭加工時由于夾緊力不夠大而容易導致掉落的現(xiàn)象發(fā)生。

（三）數(shù)值處理

除圓錐小端直徑外，其他編程基點已知。圓錐小直徑由以下公式可求：

（D-d）/L=C

式中，D——大端直徑（mm）

d——小端直徑（mm）

L——圓錐長度（mm）

C——錐度比

圓錐小徑計算：

（30-d）/25=0.2

（30-d）=25×0.2

30-d=5

d=30-5

d=25

經(jīng)計算得知，圓錐小徑為 25 mm。

（四）毛坯選擇

材料：45#圓鋼

尺寸：Φ55 mm×120 mm

（五）零件的裝夾方案

在制訂加工工藝規(guī)程時，很關鍵的一點是要選擇正確的零件的定位基準。定位基準不僅會直接影響到零件的位置精度，而且還會對零件各個外圓的加工順序產(chǎn)生影響，因此，要想更好地保證零件的加工精度就要選擇合理的定位基準。這樣做不但能簡化零件的加工工序，而且也會提高零件的加工生產(chǎn)效率。

該零件的裝夾夾具可用三爪自定心卡盤，三個卡爪可以同步運動且能自動定心，對于裝夾要求不高的工件加工來說，可以不用找正。三爪自定心卡盤裝夾容易裝夾工件，裝夾速度快，但相比四爪卡盤來說，它夾緊力小，不適合裝復雜形狀的零件。在調(diào)頭裝夾時，要用磁性表座對工件進行找正，并加墊銅皮，以防夾傷已經(jīng)加工好的零件表面，詳見表2-1。

（六）工件零點選擇

工件零點設定在工件右端面中心處，詳見表2-1。

（七）確定加工方案

加工高精度的零件，一般分為粗車加工、半精車加工和精車加工的精度控制方式。第一步先夾持毛坯35 mm處車左端輪廓，車 Φ52 mm的外輪廓長度，車至 75 mm，車 Φ40 mm、Φ30 mm、切退刀槽和外圓槽、車M 30×2 的螺紋。第二步調(diào)頭找正車圓錐面、Φ30 mm的外輪廓、R4 的圓弧。

該典型軸加工順序如表2-1零件加工工藝簡卡所示：

三、刀具、車削用量的選用

（一）數(shù)控刀具的選用

數(shù)控車刀的選用和車削用量的參數(shù)設定是數(shù)控車加工工藝中的重要內(nèi)容，兩者會影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和零件的加工質(zhì)量，所以要考慮：（1）車刀要能方便安裝和調(diào)整；（2）要有較高的剛性、高的耐用度和可靠性；（3）要有較高的自動換刀及重復定位精度。在滿足加工要求的前提下，應盡量少墊墊刀片，且車刀長度要盡量短，以提高車刀的剛性。

（二）車削用量的選用

數(shù)控車床的切削用量選用原則為，（1）粗車切削要以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率為主，一般盡量取較大的吃刀量；（2）半精車切削和精車切削時，應根據(jù)粗車加工后的加工余量來確定吃刀量。實際加工參數(shù)可以查看所用機床的說明書和切削用量手冊來確定，同時也要根據(jù)加工經(jīng)驗來定。

1.車削的吃刀深度 t 。在數(shù)控車床、工件裝夾和車刀剛度的允許下，t 可以跟加工余量相同，這樣能有效地提高生產(chǎn)效率。

2.進給速度v（mm/r）。進給速度的提高能提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，一般地，粗車為（0.2-0.5）mm/r，精車為（0.05-0.1）mm/r。

3.主軸轉速 n（r/min）。一般地，粗車為（600-1000）r/min，精車為（1200-15000）r/min。

四、工藝文件

（一）零件加工刀具卡

用數(shù)控車床加工零件的加工刀具卡如表2-2，表2-3所示。

（二）零件加工工藝卡

用數(shù)控車床加工零件的工藝卡如表2-4所示。

五、程序編輯

（一）手工編程見表2-5及表2-6

利用手工編程方法進行編程加工時，其編程見表2-5及表2-6。

六、計算機自動編程介紹

計算機軟件自動編程是以計算機輔助設計（CAD）建立起來的零件幾何模型作為基礎，以計算機輔助制造軟件（CAM）為手段，通過零件圖形交互方式生產(chǎn)加工刀跡軌跡和加工程序的方法，稱為計算機軟件自動編程，簡稱自動編程。這種編程的方法通常使用于曲面或曲線和形狀比較復雜的零件編程加工，而數(shù)控車自動編程軟件常用的有“CAXA數(shù)控車”和 “Mastercam”等，在此不作具體的介紹。通過對本零件的加工，可掌握工件加工的一些常用的步驟和流程，并從中學會分析零件圖紙、制訂加工工藝、選擇正確的加工路線、合理選擇刀具和切削用量、軟件編程，為以后工作打下堅實的基礎。

【參考文獻】

[1]李一民.數(shù)控機床[M].南京：東南大學出版社，2005

[2]眭潤舟.數(shù)控編程與加工技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006（第一版）

（責編 盧建龍）