数控车削编程工艺
数控车削编程工艺【1】
【摘要】只有正确分析数控加工零件的工艺，合理的选择切削用量，灵活地使用各编程指令，才能控制好产品加工精度，真正提高产品加工效率。
本文以轴类零件从加工路线的确定、切削用量的选择、编程指令的灵活运用简单分析一下编程方法的应用。
【关键词】数控编程;合理选择切削用量;灵活运用多种编程指令
数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动化控制、自动检测及密集机械等高新技数的产物。
随着数控技术的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术，能进行数控加工编程的技术人才的需求量也将不断增加，数控加工在生产过程中发挥着积极作用。
在实际加工过程中，对于同一个零件不同的加工方案反映出不同的加工效果，如何更好的发挥数控车床的作用，根据生产的具体条件在编程加工中灵活选择不同的加工方案具有积极的意义，下面以轴类零件编程需要考虑的几点加以分析。
1.合理确定加工路线
在实际进行数控编程时，确定加工路线的原则应在保证零件加工精度和表面粗糙度的条件下，应尽可能缩短加工路线，以便提高生产率。
在加工编程过程中应根据具体情况考虑以下几点：
1.1 精、粗加工分开
1.1.1 确保加工精度
首先应考虑粗、精加工分开的原则，先粗加工再精加工，通常在一次装卡中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。
如图1所示的零件，数控加工中应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以满足加工精度和表面粗糙度的要求。
有同轴度要求的内外圆柱面或者有垂直度要求的外圆与端面，应尽可能在一次装夹中完成，以减小工件的定位误差。图1
1.1.2 防工件变形
对于容易发生加工变形的零件，通常粗加工后需要进行矫形，这时粗加工和精加工作为两道工序，可以采用不同的刀具或不同的数控车床加工。
对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。
将粗车安排在精度较低、功率较大的数控车床上，将精车安排在精度较高的数控车床上。
以图2(a)所示手柄零件为例，说明工序的划分。图2
该零件加工所用坯料为?30棒料，批量生产，加工时用一台数控车床。
工序划分如下：
第一道工序(按图b所示将一批工件全部车出，包括切断)，夹棒料外圆柱面，工序内容有：先车出?12 和?20 两圆柱面及圆锥面(粗车掉R42圆弧的部分余量)，转刀后按总长要求留下加工余量切断。
第二道工序(见图c)，用?12外圆及?20端面装夹，工序内容有：先车削包络SR7球面的30°圆锥面，然后对全部圆弧表面半精车(留少量的精车余量)，最后换精车刀将全部圆弧表面一刀精车成形。
在数控加工划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，零件的批量，机床的功能，零件数控加工内容的多少，程序的大小，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。
什么零件宜采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，也要根据实际情况来确定，但一定要力求合理。
1.2 加工路线的确定
图3给出了三种不同的轮廓粗车切削进给路线。图3
其中图a为矩形循环进给路线，其路线总长最短，图b为三角形循环进给路线;图c表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能控制车刀沿着工件轮廓线进行进给的路线。
因此在同等切削条件下的切削时间最短，刀具损耗最少，为最常用的粗加工切削进给路线，但也有缺点，粗加工后的精车余量不够均匀，一般需安排精加工。
所以实际加工时要根据具体情况运用不同的方法。
2.合理选择切削用量
粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本。
切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量;其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量;最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。
切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量;其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量;最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合实践经验而定。
粗加工时， 由于对工件表面质量没有太高的要求，进给量f主要受刀杆、刀片、机床、工件等的强度和刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选择。
工艺系统刚度好时，可用大些的f;反之，适当降低f。
精加工、半精加工时，f应根据工件的表面粗糙度Ra要求选择。
Ra要求小的，取较小的f，但又不能过小，因为f过小，切削厚度hD过薄，Ra反而增大，且刀具磨损加剧。
刀具的副偏角愈大，刀尖圆弧半径愈大，则f可选较大值。
一般，精车时可取0.10～0.20mm/r。
3.灵活运用多种数控编程指令
外圆轮廓零件编程指令较多，其中G71外圆粗车循环指令、G73封闭切削循环指令及G70精加工循环等编程指令在外圆轮廓的粗加工中运用较多，编程加工过程中要熟悉编程指令，灵活的选择和运用各个指令，运用各种方法保证产品加工精度，有效的提高产品加工效率。
下面以图形走刀路径及注意事项说明各指令的选择应用。
(1)外圆粗切削循环(G71)
当给出图4所示加工形状的路线A→A′→B 及背吃刀量，就会进行平行于Z轴的多次切削，最后再按留有精加工切削余量Δw和Δu/2之后的精加工形状进行加工。
图4 外圆粗加工循环
在此应注意以下几点：
1)在使用G71 进行粗加工循环时，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，即使被指定对粗车循环也无效。
2)A→B之间必须符合X轴、Z轴方向的共同单调增大或减少的模式。
3)可以进行刀具补偿。
由于该指令对零件的轮廓有特殊的要求，X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减小。
(2)封闭切削循环(G73)
这种方式对于铸造或锻造毛坯的切削是一种效率很高的方法。
G73循环方式如图6所示。
用G73时，与G71一样，只有G73程序段中的F、S、T有效。
运用G73指令编程加工时，要合理的确定切削余量，直径方向的总切削余量确定原则为：
余量较均匀毛坯件切削余量=各轴段轮廓最大余量处余量
棒类零件毛坯件切削余量=1/2(棒料毛坯直径�C轮廓最小直径处直径)
循环次数R值确定原则为：切削余量除以每刀切削量(取整)
图5 封闭切削循环
(3)精加工循环(G70)
由G71、G73 完成粗加工后，可以用G70 进行精加工。
在这里G71、G73程序段中的F、S、T的指令都无效，只有在G70程序段中的F、S、T才有效。
结合以上编程指令各自的走到路径，合理选择指令对产品外圆轮廓进行粗加工，可以提高产品加工效率，保证产品质量。
对于余量不均匀的轮廓应尽量采用G71指令编程加工，如用G73指令编程加工时，会导致空走刀轨迹过多，降低产品加工效率。
4.结束语
综上所述，只有正确分析数控加工零件的工艺，合理的选择切削用量，灵活地使用各编程指令，才能控制好产品加工精度，真正提高产品加工效率，切实发挥数控车床的作用。
参考文献
[1]新编数控机床加工工艺与编程操作及故障诊断维修技术实用手册/主编王晓东.北方工业出版社，2006.6.
[2]最新数控机床加工工艺编程技术与维护维修实用手册/主编席文杰.吉林省电子出版社，2004年4月.
[3]数控机床编程与实例/宗晓主编.北京大学出版社，2006.1.
[4]数控机床与编程/张洪江，侯书林主编.北京大学出版社，2009.10.
数控车削轴类零件工艺分析及数控加工编程【2】
【摘 要】阐述数控车削加工轴类零件的工艺分析方法及加工过程，阐明零件加工工艺设计和编辑程序，为用数控车床加工轴类零件的方法提供参考。
【关键词】数控加工 工艺分析 加工方案
随着我国制造业快速发展，数控机床已经普遍装配到各生产一线。
它具有适应性强、加工精度高、尺寸一致性好、生产效率高、容易实现复杂形状及曲面零件的加工、有利于生产管理的现代化等优点。
在数控车床的零件加工中，加工工艺分析、零件的加工顺序和程序编辑是影响加工质量和加工效率的关键因素。
不管是手工编程还是软件编程，在编辑程序前都需要对零件图进行加工工艺的分析、拟定加工顺序和装夹方案、合理选用刀具和车削参数，处理好零件的加工工艺问题(如装夹位置、加工路线等)。
这样才能有效地提高数控机床的利用率，改善零件加工质量。
对于数控、模具等机械类专业的学生来讲，毕业后大多将从事数控加工、模具制造、机械制造等行业。
所以学好数控技术对以后从事机械加工相关的工作有着重要的意义。
一、数控编程的方法
数控机床编程常用到的有两种方法：第一种是手工编程;第二种是使用编程软件编程。
这两种程序的编辑方法都有各自优点和缺点，加工范围也有所不同。
手工编辑的程序比较简单精炼、容易读懂、程序修改方便，相对简单的零件就比较适合用手工编程，遇到相对复杂的曲面零件，手工编程就难以编程了。
软件自动编程是指使用计算机编程软件来编制数控加工程序，软件编程具有效率高、不易出错、操作可靠安全的特点，对于复杂的曲面零件加工程序也能较容易编写，缺点是软件编程编写的程序比较长、不够简短，另外，由于受到软件本身的限制，有些情况下走刀路径不是很合理，加工时间比较长。
所以，不同的零件加工编序要选择合适的编程方式。
二、零件加工工艺分析
以下面的零件加工为例，对零件加工工艺进行分析。
(一)零件图
见图1-1
(二)工艺性分析
如图1-1所示，工件的加工形面较多，有圆柱、圆弧、外槽、外螺纹、倒角等。
加工时，要考虑工件的变形及调头后工件的找正等问题。
由于工件左端有外槽和螺纹，加工时要考虑到它比右端受力大，但左端Φ40mm外圆长度尺寸较长，可用作加工右端的夹位。
故先加工左端，然后夹左端Φ40mm外圆，来加工右端锥面及圆弧等。
这样，就可以避免工件调头加工时由于夹紧力不够大而容易导致掉落的现象发生。
(三)数值处理
除圆锥小端直径外，其他编程基点已知。
圆锥小直径由以下公式可求：
(D-d)/L=C
式中，D――大端直径(mm)
d――小端直径(mm)
L――圆锥长度(mm)
C――锥度比
圆锥小径计算：
(30-d)/25=0.2
(30-d)=25×0.2
30-d=5
d=30-5
d=25
经计算得知，圆锥小径为 25 mm。
(四)毛坯选择
材料：45#圆钢
尺寸：Φ55 mm×120 mm
(五)零件的装夹方案
在制订加工工艺规程时，很关键的一点是要选择正确的零件的定位基准。
定位基准不仅会直接影响到零件的位置精度，而且还会对零件各个外圆的加工顺序产生影响，因此，要想更好地保证零件的加工精度就要选择合理的定位基准。
这样做不但能简化零件的加工工序，而且也会提高零件的加工生产效率。
该零件的装夹夹具可用三爪自定心卡盘，三个卡爪可以同步运动且能自动定心，对于装夹要求不高的工件加工来说，可以不用找正。