数控车床加工工艺路线的确定

高媛媛

摘要： 数控机床加工工艺路线的研究理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，而且应使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率比普通机床高2—3倍，所以，要充分发挥数控机床的这一特点，必须熟练掌握其特性、特点、使用操作方法，同时必须在编程之前正确地确定数控机床加工工艺路线的研究。

关键词： 数控机床加工工艺路线加工程序

与常规工艺路线拟定过程相似，数控加工工艺路线的设计，最初也需要找出零件所有的加工表面并逐一确定各表面的加工方法，其每一步相当于一个工步。然后将所有工步内容按一定原则排列成先后顺序。再确定哪些相邻工步可以划为一个工序，即进行工序的划分。最后将所需的其他工序如常规工序、辅助工序、热处理工序等插入，衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求的工艺路线。数控加工的工艺路线设计与普通机床加工的常规工艺路线拟定的区别主要在于它仅是几道数控加工工艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，由于数控加工工序一般均穿插于零件加工的整个工艺过程之中，因此在工艺路线设计中，一定要兼顾常规工序的安排，使之与整个工艺过程协调吻合。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特点是轮廓曲线的形状和位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面的因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。

在对加工工艺进行认真和仔细的分析后，制定加工方案的一般原则为先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短。由于生产规模的差异，对于同一零件的加工方案是有所不同的，应根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。

一、工序的划分

在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序。划分方法如下。

1.按安装次数划分工序。以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。该方法一般适合加工内容不多的工件，加工完毕就能达到待检状态。

2.按所用刀具划分工序。以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适用于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间过长，加工程序的编制和检查难度较大等情况。在专用数控机床和加工中心上常用这种方法。

3.按粗、精加工划分工序。考虑工件的加工精度要求、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即以粗加工中完成的那部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那部分工艺过程为另一道工序。一般来说，在一次安装中不允许将工件的某一表面粗精不分地加工至精度要求后再加工工件的其他表面。

4.按加工部位划分工序。以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。有些零件加工表面多而复杂，构成零件轮廓的表面结构差异较大，可按其结构特点（如内型、外形、曲面或平面等）划分成多道工序。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性、机床的功能、零件数控加工内容的多少、安装次数、生产组织等实际情况灵活掌握。

二、加工顺序的安排

加工顺序安排得合理与否，将直接影响到零件的加工质量、生产率的高低和加工成本的多少。应遵循下列原则。

1.尽量使工件的装夹次数、工作台转动次数、刀具更换次数及所有空行程时间减至最少，提高加工精度和生产率。

2.先内后外原则，即先进行内型内腔加工，后进行外形加工。

3.为了及时发现毛坯的内在缺陷，精度要求较高的主要表面的粗加工一般应安排在次要表面粗加工之前；大表面加工时，因内应力和热变形对工件影响较大，一般也需先加工。

4.在同—次安装中进行的多个工步，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。

5.为了提高机床的使用效率，在保证加工质量的前提下，可将粗加工和半精加工合为一道工序。

6.加工中容易损伤的表面（如螺纹等），应放在加工路线的后面。

这里所说的普通工序是指常规的加工工序、热处理工序和检验等辅助工序。数控工序前后一般都穿插其他普通工序，若衔接不好就容易产生矛盾。较好的解决办法是建立工序间的相互状态联系，在工艺文件中做到互审会签。例如是否预留加工余量，留多少、定位基准的要求、零件的热处理等，这些问题都需要前后衔接，统筹兼顾。

三、加工路线的确定

在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线，即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。影响走刀路线的因素很多，有工艺方法、工艺材料及其状态、加工精度及表面粗糙度要求、工件刚度、加工余量、刀具刚度、耐用度及状态、机床类型与性能等。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高，等等。

四、车螺纹时轴向进给距离的分析

车螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关系。考虑到刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降至零，驱动系统必有一个过渡过程，沿轴向进给的加工路线长度，除保证加工螺纹长度外，还应增加R1（2—5mm）的刀具引入距离和R2（1—2mm）的刀具切出距离，这样保证切削螺纹时，在升速完成后使刀具接触工件，刀具离开工件后再降速。

五、锥法切削路线车圆弧

为车圆弧的车锥法切削路线，即先车一个圆锥，再车圆弧。但要注意车锥时的起点和终点的确定，若确定不好，则可能损坏圆锥表面，也可能将余量留得过大。

六、结语

理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，而且应使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率比普通机床高2—3倍，所以，要充分发挥数控机床的这一特点，必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之间正确地确定加工方案。

参考文献：

［1］数控加工工艺及编程.上海交通大学出版社，2006.

［2］数控加工基础教程.电子工业出版社，2000.

［3］车工工艺学.中国劳动出版社，2003.

［4］数控机床编程与操作.中国劳动社会保障出版社，2001.