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數(shù)控車(chē)床加工工藝路線(xiàn)
數(shù)控車(chē)床加工工藝路線(xiàn)【1】
摘 要： 數(shù)控機(jī)床加工工藝路線(xiàn)的研究理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣的合格工件，而且應(yīng)使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮。
數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動(dòng)化設(shè)備，它的效率比普通機(jī)床高2―3倍，所以，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的這一特點(diǎn)，必須熟練掌握其特性、特點(diǎn)、使用操作方法，同時(shí)必須在編程之前正確地確定數(shù)控機(jī)床加工工藝路線(xiàn)的研究。
關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 加工工藝路線(xiàn) 加工程序
與常規(guī)工藝路線(xiàn)擬定過(guò)程相似，數(shù)控加工工藝路線(xiàn)的設(shè)計(jì)，最初也需要找出零件所有的加工表面并逐一確定各表面的加工方法，其每一步相當(dāng)于一個(gè)工步。
然后將所有工步內(nèi)容按一定原則排列成先后順序。
再確定哪些相鄰工步可以劃為一個(gè)工序，即進(jìn)行工序的劃分。
最后將所需的其他工序如常規(guī)工序、輔助工序、熱處理工序等插入，銜接于數(shù)控加工工序序列之中，就得到了要求的工藝路線(xiàn)。
數(shù)控加工的工藝路線(xiàn)設(shè)計(jì)與普通機(jī)床加工的常規(guī)工藝路線(xiàn)擬定的區(qū)別主要在于它僅是幾道數(shù)控加工工藝過(guò)程的概括，而不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過(guò)程，由于數(shù)控加工工序一般均穿插于零件加工的整個(gè)工藝過(guò)程之中，因此在工藝路線(xiàn)設(shè)計(jì)中，一定要兼顧常規(guī)工序的安排，使之與整個(gè)工藝過(guò)程協(xié)調(diào)吻合。
在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，由于加工對(duì)象復(fù)雜多樣，特點(diǎn)是輪廓曲線(xiàn)的形狀和位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面的因素的影響，在對(duì)具體零件制定加工方案時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理。
只有這樣，才能使制定的加工方案合理，從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。
在對(duì)加工工藝進(jìn)行認(rèn)真和仔細(xì)的分析后，制定加工方案的一般原則為先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線(xiàn)最短。
由于生產(chǎn)規(guī)模的差異，對(duì)于同一零件的加工方案是有所不同的，應(yīng)根據(jù)具體條件，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的工藝方案。
一、工序的劃分
在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序。
劃分方法如下。
1.按安裝次數(shù)劃分工序。
以一次安裝完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。
該方法一般適合加工內(nèi)容不多的工件，加工完畢就能達(dá)到待檢狀態(tài)。
2.按所用刀具劃分工序。
以同一把刀具完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。
這種方法適用于工件的待加工表面較多，機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加工程序的編制和檢查難度較大等情況。
在專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床和加工中心上常用這種方法。
3.按粗、精加工劃分工序。
考慮工件的加工精度要求、剛度和變形等因素來(lái)劃分工序時(shí)，可按粗、精加工分開(kāi)的原則來(lái)劃分工序，即以粗加工中完成的那部分工藝過(guò)程為一道工序，精加工中完成的那部分工藝過(guò)程為另一道工序。
一般來(lái)說(shuō)，在一次安裝中不允許將工件的某一表面粗精不分地加工至精度要求后再加工工件的其他表面。
4.按加工部位劃分工序。
以完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。
有些零件加工表面多而復(fù)雜，構(gòu)成零件輪廓的表面結(jié)構(gòu)差異較大，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(如內(nèi)型、外形、曲面或平面等)劃分成多道工序。
綜上所述，在劃分工序時(shí)，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性、機(jī)床的功能、零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少、安裝次數(shù)、生產(chǎn)組織等實(shí)際情況靈活掌握。
二、加工順序的安排
加工順序安排得合理與否，將直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率的高低和加工成本的多少。
應(yīng)遵循下列原則。
1.盡量使工件的裝夾次數(shù)、工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)、刀具更換次數(shù)及所有空行程時(shí)間減至最少，提高加工精度和生產(chǎn)率。
2.先內(nèi)后外原則，即先進(jìn)行內(nèi)型內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工。
3.為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的內(nèi)在缺陷，精度要求較高的主要表面的粗加工一般應(yīng)安排在次要表面粗加工之前;大表面加工時(shí)，因內(nèi)應(yīng)力和熱變形對(duì)工件影響較大，一般也需先加工。
4.在同―次安裝中進(jìn)行的多個(gè)工步，應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞較小的工步。
5.為了提高機(jī)床的使用效率，在保證加工質(zhì)量的前提下，可將粗加工和半精加工合為一道工序。
6.加工中容易損傷的表面(如螺紋等)，應(yīng)放在加工路線(xiàn)的后面。
這里所說(shuō)的普通工序是指常規(guī)的加工工序、熱處理工序和檢驗(yàn)等輔助工序。
數(shù)控工序前后一般都穿插其他普通工序，若銜接不好就容易產(chǎn)生矛盾。
較好的解決辦法是建立工序間的相互狀態(tài)聯(lián)系，在工藝文件中做到互審會(huì)簽。
例如是否預(yù)留加工余量，留多少、定位基準(zhǔn)的要求、零件的熱處理等，這些問(wèn)題都需要前后銜接，統(tǒng)籌兼顧。
三、加工路線(xiàn)的確定
在數(shù)控加工中，刀具(嚴(yán)格說(shuō)是刀位點(diǎn))相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向稱(chēng)為加工路線(xiàn)，即刀具從對(duì)刀點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)起，直至結(jié)束加工程序所經(jīng)過(guò)的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。
影響走刀路線(xiàn)的因素很多，有工藝方法、工藝材料及其狀態(tài)、加工精度及表面粗糙度要求、工件剛度、加工余量、刀具剛度、耐用度及狀態(tài)、機(jī)床類(lèi)型與性能等。
加工路線(xiàn)的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，走刀路線(xiàn)盡量短，效率較高，等等。
四、車(chē)螺紋時(shí)軸向進(jìn)給距離的分析
車(chē)螺紋時(shí)，刀具沿螺紋方向的進(jìn)給應(yīng)與工件主軸旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格的速比關(guān)系。
考慮到刀具從停止?fàn)顟B(tài)到達(dá)指定的進(jìn)給速度或從指定的進(jìn)給速度降至零，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，沿軸向進(jìn)給的加工路線(xiàn)長(zhǎng)度，除保證加工螺紋長(zhǎng)度外，還應(yīng)增加R1(2―5mm)的刀具引入距離和R2(1―2mm)的刀具切出距離，這樣保證切削螺紋時(shí)，在升速完成后使刀具接觸工件，刀具離開(kāi)工件后再降速。
五、錐法切削路線(xiàn)車(chē)圓弧
為車(chē)圓弧的車(chē)錐法切削路線(xiàn)，即先車(chē)一個(gè)圓錐，再車(chē)圓弧。
但要注意車(chē)錐時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的確定，若確定不好，則可能損壞圓錐表面，也可能將余量留得過(guò)大。
六、結(jié)語(yǔ)
理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣的合格工件，而且應(yīng)使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮。
數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動(dòng)化設(shè)備，它的效率比普通機(jī)床高2―3倍，所以，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(shí)還必須在編程之間正確地確定加工方案。
參考文獻(xiàn)：
[1]數(shù)控加工工藝及編程.上海交通大學(xué)出版社，2006.
[2]數(shù)控加工基礎(chǔ)教程.電子工業(yè)出版社，2000.
[3]車(chē)工工藝學(xué).中國(guó)勞動(dòng)出版社，2003.
[4]數(shù)控機(jī)床編程與操作.中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001.
數(shù)控車(chē)床加工工藝【2】
[摘要]數(shù)控車(chē)床上合格零件的加工必須要依靠制定合理的加工工藝。
本文側(cè)重從圖樣分析，工序工步設(shè)計(jì)，刀量具，切削用量等幾個(gè)方面談?wù)剶?shù)控車(chē)床加工工藝問(wèn)題。
[關(guān)鍵詞]數(shù)控車(chē)床 車(chē)削加工工藝 工藝分析
數(shù)控車(chē)床又稱(chēng)為CNC車(chē)床，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制車(chē)床，是目前國(guó)內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25%。
數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。
數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。
數(shù)控車(chē)床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。
數(shù)控車(chē)削是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一。
數(shù)控車(chē)床上能完成內(nèi)外回轉(zhuǎn)體表面的車(chē)削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、切槽、車(chē)螺紋和攻螺紋等加工操作。
制定零件的車(chē)削加工順序一般遵循下列原則：先粗后精、先近后遠(yuǎn)、內(nèi)外交叉、基面先行。
劃分加工工序應(yīng)遵循保持精度原則和提高生產(chǎn)效率原則。
數(shù)控車(chē)床適合加工的零件類(lèi)型有：輪廓形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件、精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件、帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件。
數(shù)控車(chē)削加工零件的工藝性分析從以下幾個(gè)方面人手：零件圖的分析(包括零件的尺寸標(biāo)注方法、幾何要素、精度及技術(shù)要求的分析)，結(jié)構(gòu)工藝性分析以及零件安裝方式的選擇(力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算得基準(zhǔn)統(tǒng)一，盡量減少裝夾次數(shù)在一次裝夾后完成所有表面的加工)。
本文側(cè)重從以下幾個(gè)方面談?wù)剶?shù)控車(chē)床加工工藝的問(wèn)題：
一、圖樣分析
零件圖分析是制定數(shù)控車(chē)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、選擇基準(zhǔn)
零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車(chē)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(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。
2、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算
在手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。
在自動(dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。
3、精度和技術(shù)要求分析
對(duì)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。
二、工序工步設(shè)計(jì)
l、工序劃分：
在數(shù)控車(chē)床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。
(1)保持精度原則。
工序一般要求盡可能地集中，粗、精加工通常會(huì)在一次裝夾中全部完成。
為減少熱變形和切削力變形對(duì)工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，則應(yīng)將粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行。
(2)提高生產(chǎn)效率原則。
為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再換另一把刀來(lái)加工其他部位，同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程。
2、確定加工順序
制定加工順序一般遵循下列原則：
(1)先粗后精。
按照粗車(chē)半精車(chē)精車(chē)的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度。
(2)先近后遠(yuǎn)。
離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。
此外，先近后遠(yuǎn)車(chē)削還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。
(3)內(nèi)外交叉。
對(duì)既有內(nèi)表面又有外表面需加工的零件，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面的粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面的精加工。
(4)基面先行。
用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來(lái)，定位基準(zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差越小。
三、刀量具
1、工件的裝夾與定位
數(shù)控車(chē)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(duì)于軸類(lèi)零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn);對(duì)于套類(lèi)零件，則以?xún)?nèi)孔為定位基準(zhǔn)。
數(shù)控車(chē)床夾具除了使用通用的三個(gè)自動(dòng)定心卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)、液壓、電動(dòng)及氣動(dòng)夾具外，還有多種通用性較好的專(zhuān)用夾具。
實(shí)際操作時(shí)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(zhǎng)刀具壽命，提高生產(chǎn)率的有效措施。
數(shù)控車(chē)削常用的刀具一般分為3類(lèi)。
即尖形車(chē)刀、圓弧形車(chē)刀和成型車(chē)刀。
四、切削用量
數(shù)控車(chē)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u)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(duì)提高數(shù)控車(chē)床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。
確定數(shù)控車(chē)床的切削用量時(shí)一定要根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)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(lèi)比法來(lái)確定。
一般的選擇原則是：粗車(chē)時(shí)，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(gè)合適的切削速度v。
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(chē)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。
主軸轉(zhuǎn)速s(r/min)可根據(jù)切削速度u(mm/min)由公式S=u 1000/πD(D為工件或刀/具直徑mm)計(jì)算得出，也可以查表或根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。
數(shù)控機(jī)床作為一種高效率的設(shè)備，欲充分發(fā)揮其商性能、高精度和高自動(dòng)化的特點(diǎn)，除了必須掌握機(jī)床的性能、特點(diǎn)及操作方法外，還應(yīng)在編程前進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析和確定合理的加工工藝，以得到最優(yōu)的加工方案。
參考文獻(xiàn)
[1]陳建環(huán)，數(shù)控車(chē)削編程加工實(shí)訓(xùn)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2011.04.01
[2]黃華，數(shù)控車(chē)削編程與加工技術(shù)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2008.08.01
[3]林秀朋，數(shù)控車(chē)削實(shí)訓(xùn)教程[M]，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.08.11
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