張德華

目前，在機(jī)械加工中采用數(shù)控機(jī)床加工零件日益增多，在數(shù)控車削中，程序貫穿整個(gè)零件的加工過程。由于每個(gè)人的加工方法不同，編制加工程序也各不相同，但最終的目的是為了提高數(shù)控車床的生產(chǎn)效率。因此，對(duì)于選擇最合理的加工路線顯得尤為重要。從確定走刀路線、選擇合適的G命令等細(xì)節(jié)出發(fā)，分析在數(shù)控車削中程序的編制方法。

數(shù)控車削 軸類零件 工藝處理 編程技巧

數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，數(shù)控車床的應(yīng)用日趨普及，現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)使得機(jī)械制造過程發(fā)生了巨大的變化，急需培養(yǎng)一大批既懂?dāng)?shù)控機(jī)床加工工藝，又能熟練掌握數(shù)控機(jī)床編程與操作的應(yīng)用型技術(shù)人才。職業(yè)院校擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)這種人才的重任。數(shù)控編程與操作不僅是職業(yè)院校機(jī)電類數(shù)控專業(yè)的主干課程，還是一門新興的科目，一門難以掌握和講授的實(shí)用型課程。筆者結(jié)合這幾年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)軸類零件的編程與工藝處理技巧進(jìn)行分析。

一、數(shù)控加工工藝處理技巧

1.工序的劃分

根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行：

（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容較少的零件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。

（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長(zhǎng)，會(huì)受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制（如一道工序在一個(gè)工作班內(nèi)不能結(jié)束），等等。此外，程序太長(zhǎng)會(huì)增加出錯(cuò)與檢索的困難。因此，程序不能太長(zhǎng)，一道工序的內(nèi)容不能太多。

（3）以加工部位劃分工序。對(duì)于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。

（4）以粗、精加工劃分工序。對(duì)于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于對(duì)粗加工后可能發(fā)生的變形需要進(jìn)行校形，故一般來說，凡要進(jìn)行粗、精加工的過程，都要將工序分開。

2.確定合理的走刀路線

走刀路線是加工程序編制的重點(diǎn)，由于精加工切削程序走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，因此主要內(nèi)容是確定粗加工及空行程的走刀路線。走刀路線泛指刀具從對(duì)刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起，直到返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑。包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。使走刀路線最短可以節(jié)省整個(gè)加工過程的執(zhí)行時(shí)間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動(dòng)部件的磨損。

3.合理調(diào)用G命令使程序段最少

按照每個(gè)單獨(dú)的幾何要素(即直線、斜線和圓弧等)分別編制出相應(yīng)的加工程序，其構(gòu)成加工程序的各條程序即程序段。在加工程序的編制工作中，總是希望以最少的程序段數(shù)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，以使程序簡(jiǎn)潔，減少出錯(cuò)的幾率及提高編程工作的效率。

由于數(shù)控車床裝置普遍具有直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)算的功能，除了非圓弧曲線外，程序段數(shù)可以由構(gòu)成零件的幾何要素及由工藝路線確定的各條程序得到，這時(shí)應(yīng)考慮使程序段最少原則。選擇合理的G命令，可以使程序段減少，但也要兼顧走刀路線最短。

4.確定切削用量

對(duì)于高效率的金屬切削機(jī)床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。

編程人員在確定每道工序的切削用量時(shí)，應(yīng)根據(jù)刀具的耐用度和機(jī)床說明書中的規(guī)定去選擇。也可以結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比法確定切削用量。在選擇切削用量時(shí)，要充分保證刀具能加工完一個(gè)零件，或保證刀具耐用度不低于一個(gè)工作班，最少不低于半個(gè)工作班的工作時(shí)間。

背吃刀量主要受機(jī)床剛度的限制，在機(jī)床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。對(duì)于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工的精加工余量可比通用機(jī)床加工的余量小一些。合理確定走刀路線，并使其最短。

二、數(shù)控車削加工操作實(shí)例

1.加工準(zhǔn)備

(1)工件安裝與校正。因?yàn)槊魇铅?0×100的45鋼圓棒料，所以采用三爪自定心卡盤進(jìn)行裝夾。三爪自定心卡盤因其自動(dòng)定心作用，能夠保證工件被夾持部分基本上與車床主軸軸線同軸，但伸出部分特別是離卡爪較遠(yuǎn)部分需要敲擊校正，才能使工件整個(gè)軸線與主軸軸線同軸。校正的任務(wù)是找出旋轉(zhuǎn)工件的最高點(diǎn)并敲正。通常粗校時(shí)，因工件夾偏較多，為安全起見不開車，而用手扳動(dòng)卡盤旋轉(zhuǎn)，這時(shí)在車床導(dǎo)軌適當(dāng)處找個(gè)參考點(diǎn)，與旋轉(zhuǎn)的工件外圓比較，找出工件的最高點(diǎn)，用銅棒敲擊。當(dāng)旋動(dòng)工件的外圓表面與參考點(diǎn)距離一樣時(shí)，校正完成。當(dāng)工件較小、較短且在安全狀態(tài)許可時(shí)，可采用粉筆輔助校正，即手持粉筆，以刀架為支點(diǎn)，開慢車，旋轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)即被擦上粉筆灰，用前面的辦法進(jìn)行校正。

2.零件工藝分析

（1）零件幾何特點(diǎn)。該零件由外圓柱面、球面、槽和螺紋組成，其幾何形狀為圓柱形的軸類零件，零件要求徑向尺寸與軸向尺寸都有精度要求，表面粗糙度為1.6μm，需采用粗、半精加工與精加工。

（2）加工工序。毛坯為40的棒料，材料為45鋼，外形沒加工，根據(jù)零件圖樣要求其加工工序?yàn)椋?/p>

①平端面，選用90°外圓車刀，可采用G94指令。

②外圓柱面粗車，選用90°外圓車刀，可采用G71指令。

③外圓柱面精車，選用90°外圓車刀，可采用G70指令。

④切槽加工，采用刀寬為4mm的切斷刀。

⑤切螺紋，采用60°的螺紋車刀，由于G32指令編程麻煩，使程序加長(zhǎng)，G92主要用于循環(huán)次數(shù)不多的螺紋切削，G76它主要用于多次自動(dòng)循環(huán)，這里我們可采用G92指令。

⑥切斷，采用刀寬為4mm的切斷刀。

3.參考程序（略）。

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控車床由于具有優(yōu)越的加工特點(diǎn)，在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了充分發(fā)揮數(shù)控車床的作用，我們需要在編程中掌握一定的技巧，編制出合理、高效的加工程序，保證加工出符合圖紙要求的合格工件，同時(shí)能使數(shù)控車床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控車床能安全、可靠、高效地工作。