数控车削加工工艺研究和实践

李海洋

摘 要：在数控车削加工过程中，对加工工艺的研究和实践是十分重要的。结合数控车削加工工艺的主要内容，研究、分析了零件图纸的精确性、夹具和刀具的选择、加工工序等方面的情况，以期能进一步推动数控车削加工工艺的发展。

关键词：数控车削；加工工艺；零件图纸；刀具

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.077

数控车削技术是在普通车削技术的基础上发展而来的，在加工工艺和刀具选择方面，它与普通车削基本一致，但是，它们在工作原理上各有不同——利用普通车削加工零件时，需要由操作人员逐步操控机床来完成，在此过程中，操作人员随时都可以停车调整机床或测量工件；利用数控机床加工时要将预先编写好的程序输入计算机，进而实现自动化加工。加工工艺会直接影响数控车削的加工效率、加工成本和加工质量。

1 数控车削加工工艺

数控车削加工工艺是由加工过程中所运用的方法和技术手段组成的，主要内容包括分析零件加工程序，确定加工顺序，拟定工件装夹方案，选择合适的刀具，落实切削用量、走刀路线、数值测算、程序编写、加工后期处理等工序。在此，其具体表现为以下3点：①根据零件的加工图纸确定零件的加工内容，并针对图纸中的内容作数控车削加工工艺分析；②优化工序和工步设计，选择合适的刀具和夹具并进行精确调整，以便于计算出加工轨迹；③编写数控车削加工程序，并检验和修改，然后再进行首件试加工。在此过程中，要及时处理现场出现的问题，在加工结束后编制技术文件。

2 研究和实践

2.1 零件图纸的数控加工工艺分析

2.1.1 尺寸标注

利用数控车削加工零件时，先要确定加工零件的程序原点，建立科学的坐标系，这样才能保证刀具的运动路线是准确、合理的，进而保证加工质量。另外，要以充分适应数控车床加工特点为原则来标注尺寸，以同一基准标注或者直接给出坐标尺寸。这种方法不仅提高了编程的便捷性，还促进了设计和工艺测量与编程原点的统一结合。

2.1.2 几何要素

在调整机床时，要尽可能在靠近棒料的位置安排刀具。在编程时，要根据零件结构计算每个节点的坐标，并有效定义零件轮廓的几何要素，同时，还要考虑刀具初始位置的变化情况，实时修改刀具的参考位置，通过不断调整使其符合实际情况，从而提升加工效率。

2.1.3 精准度

在实际加工的过程中，往往受设备、操作和环境的制约，加工出的机械零件难以达到精准水平，因此，分析加工零件的精准度是零件加工中的重要内容。只有在正确分析零件尺寸的精准度和表面粗糙度的前提下，才能合理选择加工方法、夹具和刀具的装夹方式、切削用量等。精准度要求的主要内容包括以下几方面：①分析各项技术要求的准确性和合理性；②分析数控车削加工精度是否符合零件图纸的要求，如果达不到要求，要采取其他加工方式进行弥补加工，同时，要注意为后续加工留出余量；③对于图纸上某些有精确要求的表面位置，要保证一次装夹完成；④采用恒线速度切削加工。

2.2 选择合适的刀具和夹具

2.2.1 刀具的选择

在车削加工的过程中，经常会用到多把刀具，例如内孔刀、螺纹刀、外圆刀和切槽刀等。在编程的过程中，也常常将刀架中心点作为程序的起点，刀具的使用寿命与刀具的直径和刀具材料息息相关，而它能承受的切削用量与刀具直径成正比例，因此，在零件外形轮廓条件允许的情况下，要尽可能选择直径比较大的刀具。在数控车削加工工艺中，在选择刀具时，要以模具零件的尺寸精度和表面粗糙度为前提，常用刀具类型一般分为尖形车刀、成型车刀和圆弧形车刀3种。

2.2.2 工件的装夹和定位操作

在设计装夹方案时，要尽量减少装夹数量，这样能够有效减少因多次装夹而对加工精准度造成的影响，同时，还能有效提升加工效率。针对轴类零件，一般以零件自身的外圆柱面作为定位基准；针对套类零件，则要以内孔为定位基准。数控车床夹具包含多种具备通用性和实用性的专业夹具，例如三爪自动定心卡盘、液压夹具、电动和气动夹具等。在实际加工的过程中，要根据零件加工类型选择合适的夹具和装夹方式。

2.2.3 确定切削用量

合理选择切削用量对提高数控车床的加工质量和加工效率是十分重要的。在确定切削用量时，要以说明书规定的要求和刀具的耐用度为前提，也可以结合实际经验用类比法来确定。切削用量主要包括背吃刀量ap、进给量f、切削速度v、主轴转速S.

通常情况下，一般的选择是：当粗车加工时，在车床刚度允许的条件下，尽可能地选择大的背吃刀量ap，然后再选择较大的进给量f，最后在刀具寿命允许的情况下确定合适的切削速度v.当精车加工时，先要考虑到加工质量，因此，适合选择比较小的背吃刀量和进给量，之后再尽可能地提高加工效率。主轴转速S可以根据切削速度v和刀具直径D计算而得，或直接根据实际经验确定。主轴转速计算公式为：

2.2.4 划分工序和确定加工步骤

通常情况下，工序划分原则包括保持精准度和提高加工效率2种。要求将工序尽可能地集中，保证全部装夹工作能够一次性完成，并将粗车加工和精车加工分开作业。在加工过程中，要尽量减少换刀次数，缩短空余行程。

加工步骤要遵循“先粗后精、先近后远、内外交叉、基面先行”的原则，即在加工时，要按照粗车、半精车、精车的顺序逐步提升精准度，先加工离对刀点近的部位，再加工远的部位，对于具体内外表面的零件，要先对2个表面进行粗加工，然后再进行精加工。此外要注意的是，用作精确基准的表面要优先加工出来，以便有效减少误差，提升加工的精确度和加工效率。

3 结束语

数控车削作为一种高效率的加工方式，要想充分发挥数控车床自动化、高精准度的性能，就必须要在掌握机床操作方法的条件下合理确定零件图纸、编程工艺、刀具和夹具选择、加工工序等方面的内容，有效提升数控车削加工工艺的精准度和加工效率。

参考文献

[1]文翠芳.典型零件——轴类工件的数控车削加工工艺研究[J].科技致富向导，2014（10）：208，254.

[2]王宝忠.浅析圆弧轴数控车削加工工艺[J].无线互联科技，2013（9）：78.

〔编辑：白洁〕