0 引言

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，同時(shí)應(yīng)能使數(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，它的效率高于普通機(jī)床的2～3倍，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的這一特點(diǎn)，必須在編程之前對(duì)工件進(jìn)行工藝分析，根據(jù)具體條件，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的工藝方案。數(shù)控加工工藝考慮不周是影響數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及加工成本的重要因素。本文從生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，探討和總結(jié)一些數(shù)控車削過程中的工藝問題。

1 數(shù)控加工工序的劃分

在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序比較集中，一次裝夾應(yīng)盡可能完成全部工序，常用的工序劃分原則有以下兩種。

保證精度原則
數(shù)控加工具有工序集中的條件，粗、精加工常在一次裝夾中完成，以保證零件的加工精度，當(dāng)熱變形和切削力變形對(duì)零件的加工精度影響較大時(shí)，應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。

提高生產(chǎn)效率的原則
數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，應(yīng)將需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其它部位。同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個(gè)部位時(shí)，應(yīng)以最短的路線到達(dá)各加工部位。

實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)控加工常按刀具或加工表面劃分工序。

2 車刀刀位點(diǎn)的選擇

數(shù)控加工中，數(shù)控程序應(yīng)描述出刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。在數(shù)控車削中，工件表面的形成取決于運(yùn)動(dòng)著的刀刃包絡(luò)線的位置和形狀，但在程序編制中，只需描述刀具系統(tǒng)上某一選定點(diǎn)的軌跡即可。刀具的刀位點(diǎn)即為在程序編制時(shí)，刀具上所選擇的代表刀具所在位置的點(diǎn)，程序所描述的加工軌跡即為該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

在數(shù)控車削中，從理論上講可選擇刀具上任意一點(diǎn)作為刀位點(diǎn)，但為了方便編程和保證加工精度，刀位點(diǎn)的選擇有一定的要求和技巧。在數(shù)控加工中，刀位點(diǎn)的選擇一般遵循以下規(guī)則：立銑刀應(yīng)是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)：球頭銑刀是球頭的球心：鉆頭應(yīng)是鉆尖：車刀應(yīng)是假想刀尖或刀尖圓弧中心，刀具刀位點(diǎn)在選擇時(shí)應(yīng)注意：

選擇刀具上能夠直接測量的點(diǎn)，刀位點(diǎn)與刀具長度預(yù)調(diào)時(shí)的測定點(diǎn)應(yīng)盡量一致：

在可能的情況下，刀位點(diǎn)應(yīng)直接與精度要求較高的尺寸或難于測量的尺寸發(fā)生聯(lián)系：

所選擇的刀位點(diǎn)能使刀具極限位置直接體現(xiàn)于程序的運(yùn)動(dòng)指令中：

編程人員應(yīng)有習(xí)慣性的刀位點(diǎn)選擇方法，不宜多變：

所選定的刀位點(diǎn)，在刀具調(diào)整圖中應(yīng)以圖形標(biāo)示。

圖1 端槽刀刀位點(diǎn)的選擇

圖2 分層切削時(shí)刀具的終止位置

圖3 等背吃刀量試切法

如圖1所示端槽刀，采用刀具預(yù)調(diào)儀對(duì)刀時(shí)，測量P₁點(diǎn)比測量P₂點(diǎn)方便，所以選擇P₁為刀位點(diǎn)比P₂好，但若刀具位置的調(diào)整和補(bǔ)償是以試切法確定，而且環(huán)槽小圓的加工精度高于大圓精度，則選擇P₂為刀位點(diǎn)比P₁好。

3 分層切削時(shí)刀具的終止位置

當(dāng)某外圓表面的加工余量較多需分層多次走刀切削時(shí)，從第二刀開始要注意防止走刀至終點(diǎn)時(shí)背吃刀量的突增。如圖2所示，設(shè)以90°主偏角的刀具分層車削外圓，合理的安排應(yīng)是每一刀的切削終點(diǎn)依次提前一小段距離e(e=0.05)。如果e=0，即每一刀都終止在同一軸向位置上，車刀主切削刃就可能受到瞬時(shí)的重負(fù)荷沖擊。如分層切削時(shí)的終止位置作出層層遞退的安排，有利于延長粗加工刀具的使用壽命。

4 “讓刀”時(shí)刀補(bǔ)值的確定

對(duì)于薄壁工件，尤其是難切削材料的薄壁工件，切削時(shí)“讓刀”現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致所車削工件尺寸發(fā)生變化，一般是外圓變大，內(nèi)孔變小。“讓刀”主要是由工件加工時(shí)的彈性變形引起，“讓刀”程度與切削時(shí)的背吃刀量密切相關(guān)。采用“等背吃刀深度法”，用刀補(bǔ)值作小范圍調(diào)整，以減少“讓刀”對(duì)加工精度的影響。如圖3所示，設(shè)欲加工的外圓尺寸為A，雙面余量為2t。試切削時(shí)，取t值的一半作為切削時(shí)的背吃刀量，試切削在該表面的全長上進(jìn)行，試切削后，程序安排停車，測量該外圓尺寸是否等于A+t，按出現(xiàn)的誤差大小調(diào)整刀具的刀補(bǔ)值，然后繼續(xù)運(yùn)行程序，完成精加工走刀。由于精加工過程與試切削過程采用相同的背吃刀量和同樣的切削速度和進(jìn)給速度，切削抗力相同，工件相應(yīng)的彈性變形相同，所輸入的刀補(bǔ)值剛好能抵消“讓刀”所產(chǎn)生的變形，保證車削工件的尺寸精度。

5 車削時(shí)的斷屑問題

數(shù)控車削是自動(dòng)化加工，如果刀具的斷屑性能太差，將嚴(yán)重妨礙加工的正常進(jìn)行。為解決這一問題，首先應(yīng)盡量提高刀具本身的斷屑性能，其次應(yīng)合理選擇刀具的切削用量，避免產(chǎn)生妨礙加工正常進(jìn)行的條帶形切屑。數(shù)控車削中，最理想的切屑是長度為50～150mm，直徑不大的螺卷狀切屑，或?qū)毸吻行?，它們能有?guī)律地沿一定方向排除，便于收集和清除。如果斷屑不理想，必要時(shí)可在程序中安排暫停，強(qiáng)迫斷屑：還可以使用斷屑臺(tái)來加強(qiáng)斷屑效果。使用上壓式的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片時(shí)，可用壓板同時(shí)將斷屑臺(tái)和刀片一起壓緊：車內(nèi)孔時(shí)，則可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。
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6 可轉(zhuǎn)位刀具刀片形狀的選擇

與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅需要?jiǎng)傂院?、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好：同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片。

數(shù)控車削中廣泛采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，它是提高數(shù)控加工生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段?？赊D(zhuǎn)位車刀刀片種類繁多，使用最廣的是菱形刀片，其次是三角形刀片、圓形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形銳角不同有80°、55°和35°三類。

80° 菱形刀片刀尖角大小適中，刀片既有較好的強(qiáng)度、散熱性和耐用度，又能裝配成主偏角略大于90°的刀具，用于端面、外圓、內(nèi)孔、臺(tái)階的加工。同時(shí)，這種刀片的可夾固性好，可用刀片底面及非切削位置上的80°刀尖角的相鄰兩側(cè)面定位，定位方式可靠，且刀尖位置精度僅與刀片本身的外形尺寸精度相關(guān)，轉(zhuǎn)位精度較高，適合數(shù)控車削。

35°菱形刀片因其刀尖角小，干涉現(xiàn)象少，多用于車削工件的復(fù)雜型面或開挖溝槽。

7 切槽的走刀路線

較深的槽型，在數(shù)控車床上常用切槽刀加工，如果刀寬等于要求加工的槽寬，則切槽刀一次切槽刀位，若以較窄的切槽刀加工較寬的槽型，則應(yīng)分多次切入。合理的切削路線是：先切中間，再切左右。因?yàn)榈度袃蓚?cè)的圓角半徑通常小于工件槽底和側(cè)壁的轉(zhuǎn)接圓角半徑，左右兩刀切下時(shí)，當(dāng)?shù)毒呓咏鄣?，需要各走一段圓弧。如果中間的一刀不提前切削，就不能為這兩段圓弧的走刀創(chuàng)造必要的條件。即使刀刃兩側(cè)圓角半徑與工件槽底兩側(cè)的圓角半徑一致，仍以中間先切一刀為好，因這一刀切下時(shí)，刀刃兩側(cè)的負(fù)荷是均等的，后面的兩刀，一刀是左側(cè)負(fù)荷重，一刀是右側(cè)負(fù)荷重，刀具的磨損還是均勻的。機(jī)夾式的切槽刀不宜安排橫走刀，只宜直切。

8 小結(jié)

數(shù)控加工的程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件，數(shù)控機(jī)床受控于程序指令，加工的全過程是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行，數(shù)控加工程序不僅包括零件的工藝過程，還要包括切削用量、走刀路線、刀具尺寸以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程，數(shù)控加工的工藝更加詳細(xì)，其工藝方案的好壞直接影響機(jī)床效率的發(fā)揮和零件加工質(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)特別重視。

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