原创《数控车床的车削加工工艺》
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一、问题的提出数控车削加工主要包括工艺分析、程序编制、装刀、装工件、对刀、粗加工、半精加工、精加工.而数控车削的工艺分析是数控车削加工顺利完成的保障.
数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和.其主要内容包括以下几个方面：第一,选择并确定零件的数控车削加工内容；第二,对零件图纸进行数控车削加工工艺分析；第三,工具、夹具的选择和调整设计；第四,切削用量选择；第五,工序、工步的设计；第六,加工轨迹的计算和优化；第七,编制数控加工工艺技术文件.笔者观察了很多数控车的技术工人,阅读了不少关于数控车削加工工艺的文章,发现大部分使用者采用选择并确定零件的数控车削加工内容、零件图分析、夹具和刀具的选择、切削用量选择 、划分工序及拟定加工顺序、加工轨迹的计算和优化、编制数控加工工艺技术文件的顺序来进行工艺分析.
但是笔者分析了上述的顺序之后,发现有点不妥.因为整个零件的工序、工步的设计是工艺分析这一环节中最重要的一部分内容.工序、工步的设计直接关系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件.工序、工步的设计不合理将直接导致零件的形位公差达不到要求.换言之就是工序、工步的设计不合理直接导致产生次品.
二、分析问题目前, 数控车床的使用者的操作水平非常高,并且能够独立解决很多操作上的难题,但是他们的理论水平不是很高,这是造成工艺分析顺序不合理的主要原因.造成工艺分析顺序不合理的另一个原因是企业的工量具设备不足.
三、解决问题其实分析了工艺分析顺序不合理的现象和原因之后, 解决问题就非常容易了.需要做的工作只要将对零件的分析顺序稍做调整就可以.笔者认为合理的工艺分析步骤应该是： 第一,选择并确定零件的数控车削加工内容； 第二,对零件图纸进行数控车削加工工艺分析； 第三,工序、工步的设计；第四,工具、夹具的选择和调整设计；第五,切削用量选择；第六,加工轨迹的计算和优化；第七,编制数控加工工艺技术文件.本文主要对第二、第三、第四、第五这几个步骤进行详细的阐述.( 一) 零件图分析零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务.主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析.此外还应分析零件结构和加工要求的合理性, 选择工艺基准.1. 选择基准 .零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点, 以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸.这种标注方法既便于编程,又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一.2. 节点坐标计算 .
在手工编程时, 要计算每个节点坐标.在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义.3. 精度和技术要求分析 .对被加工零件的精度和技术进行分析, 是零件工艺性分析的重要内容, 只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上, 才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等.( 二) 工序、工步的设计1. 工序划分的原则 .在数控车床上加工零件, 常用的工序的划分原则有两种.(1) 保持精度原则.工序一般要求尽可能地集中, 粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成. 为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响, 则应将粗、精加工分开进行.(2) 提高生产效率原则.为减少换刀次数, 节省换刀时间, 提高生产效率, 应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后, 再换另一把刀来加工其他部位, 同时应尽量减少空行程.2. 确定加工顺序 .
制定加工顺序一般遵循下列原则 :(1) 先粗后精.按照粗车半精车精车的顺序进行, 逐步提高加工精度.(2) 先近后远.离对刀点近的部位先加工, 离对刀点远的部位后加工, 以便缩短刀具移动距离, 减少空行程时间.此外, 先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性, 改善其切削条件.(3) 内外交叉.对既有内表面又有外表面需加工的零件, 应先进行内外表面的粗加工, 后进行内外表面的精加工.(4) 基面先行.用作精基准的表面应优先加工出来, 定位基准的表面越精确, 装夹误差越小.
( 三) 夹具和刀具的选择1. 工件的装夹与定位 .数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面, 尽量减少装夹次数, 以提高加工效率、保证加工精度.对于轴类零件, 通常以零件自身的外圆柱面作定位基准; 对于套类零件, 则以内孔为定位基准.数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外, 还有多种通用性较好的专用夹具.实际操作时应合理选择 .2. 刀具选择 .刀具的使用寿命除与刀具材料相关外, 还与刀具的直径有很大的关系.刀具直径越大, 能承受的切削用量也越大.所以在零件形状允许的情况下, 采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命, 提高生产率的有效措施.数控车削常用的刀具一般分为3 类.即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀.
( 四) 切削用量选择数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S( 或切削速度υ) 及进给速度F( 或进给量f ).切削用量的选择原则, 合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要.确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求, 以及刀具的耐用度去选择.也可结合实际经验采用类比法来确定.一般的选择原则是: 粗车时, 首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap; 其次选择较大的进给量f; 最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度υ.增大背吃刀量可减少走刀次数, 提高加工效率, 增大进给量有利于断屑.精车时, 应着重考虑如何保证加工质量, 并在此基础上尽量提高加工效率, 因此宜选用较小的背吃刀量和进给量, 尽可能地提高加工速度.主轴转速S(r/min ) 可根据切削速度υ(mm/min) 由公式 S等于υ1000/πD(D 为工件或刀/ 具直径 mm)计算得出, 也可以查表或根据实践经验确定.
四、结 语数控机床作为一种高效率的设备, 欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点, 除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外, 还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺, 以得到最优的加工方案.
数控车床论文参考资料：
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