有效改进数控车床加工工艺流程的途径

摘 要：数控车床的加工工艺流程将对加工质量和加工效率产生重要影响，但是我国对于这一问题的处理上还缺乏规范性指导，这在一定程度上制约了数控车床技术的发展。本文讨论了数控车床加工流程中零件工艺性分析、加工方法与工序选择、路线的确定、工序卡和刀具安装设计这几个重要步骤的改进途径。

关键词：数控车床 工艺 流程 改进

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0109-01

在使用数控车床进行加工的过程中，走刀路线及车削参数都是事先设定好之后再输入计算机控制系统，车床在系统的控制下进行加工。[1]因此，数控车床的加工工艺的流程将对加工质量和加工效率产生重要影响。近年来，我国数控加工水平发展迅猛，但是对于数控车床加工工艺各流程的处理上还缺乏规范性指导，这在一定程度上制约了数控车床技术的发展。本文将讨论数控车床加工流程中零件工艺性分析、加工方法与工序选择、路线的确定、工序卡和刀具安装设计这几个重要步骤的改进途径。

1 准确地进行加工零件的工艺性分析

1.1 加工零件的工艺性要符合数控车床加工的可能性

零件的外形和内孔尽可能采取统一的几何类型和尺寸以减少刀具的更换次数。零件的工艺的优劣与转接圆弧半径的大小和被加工轮廓的高低相关，应注意内槽圆角的半径不能过小以防止没有相应直径的刀具做匹配。另外，还应该统一定位基准，这样就不会因为工件的重新安装而导致加工之后两个面上的尺寸及轮廓位置不对称。而且工件上要有定位基准孔，也可以将相应的工艺孔作为基准孔。如果以上两种方式都无法实现，还可以用精加工过的表面作为统一标准，这样才可以减少两次装夹的误差。

1.2 加工零件的工艺性要符合数控车床加工的便捷性

零件尺寸的标注应以方便数控车床加工为前提。车床加工的零件图应直接给出坐标尺寸或使用统一基准的引注尺寸。[2]这样便于尺寸之间的协调，也便于编程，在保持工艺基准、设计基准、编程原点设置与检测基准的一致性方面带来很大方便，同时也消除了设计人员对产品装配等使用特性的顾虑。另外，应注意工件轮廓几何元素的条件是否充分，在手工编程时要计算节点或基点坐标，在自动编程时要工件轮廓包含的所有几何元素进行定义，因此在进行工艺性分析时，要注意各几何元素的给定条件的充分性。

2 选择适当的加工方法和加工工序

2.1 加工方法的选择

在选择加工方法时应该遵循的原则是保证工件表面的粗糙度和加工精度达到标准。[3]能够满足同一级别表面粗糙度和加工精度的加工方法有很多，所以在选择的过程中要考虑零件的尺寸、形状、热处理等方面的要求，选出最适合、最高效的加工方法。对于一些精度级别的孔可以采用铰削、磨削、镗削等加工方法，箱体表面较小的孔一般选择铰孔的方法，如较大的孔一般采用镗孔的方法。另外，对生产设备的实际情况、生产效率和成本方面的考虑也是必不可少的。

2.2 加工工序的选择

使用数控车床加工零件，工序应该比较集中。应该尽可能在一次装夹中完成全部或大部分工序。首先应该根据零件的图样，考虑工件能否在一次装夹中完成整个零件的加工，如果不能，应该考虑如何最大限度的减少装夹次数和刀具更换的次数。在划分工步时，要考虑加工效率和加工精度两方面因素，同一表面的加工顺序依次为粗加工、半精加工和精加工，可以先完成一个表面的全部加工，也可以将所有表面的粗、精加工分开进行。

3 确定最佳的加工路线

确定加工路线应遵循的原则应该包括：保证加工路线最短以减少空刀时间和程序段；简化数值计算以减少编程工作量；确保被加工零件的表面粗糙度和精度。对点位控制的数控车床只对定位精度要求较高，而刀具的运动路线则无关紧要，所以这类车床应以空行程最短的原则来制定走刀路线。另外还要确定刀具轴向的运动距离，这一距离的大小主要受工件孔深的影响。例如，在数控车床车螺纹时，要避免在进给机构减速或加速中切削，因此需要引入距离和超越距离。在车削平面零件时，一般采用立刀侧刃进行车削。为保证零件表面质量和减少接刀痕迹，要精心设计刀具的切入和切出程序。[4]车削外表面轮廓时，车刀的切入点和切出点应在零件曲线的延长线上，这样才能保证零件轮廓的光滑，避免表面产生划痕。在车削零件内轮廓的表面时，车刀应该沿零件轮廓的法线切入或切出，并且切入点和切出点位于两个几何元素的交接点上。并且在轮廓加工时应避免停顿，这是因为在加工过程中车床的各零部件处于弹性变形的平衡状态下，突然的停顿会使整个系统失去平衡，并在工件表面留下划痕。

4 数控车床工序卡的制定和刀具安装设计

4.1 数控车床工序卡的制定

数控车床和普通车床在工艺上有很大区别。数控车床的工序内容较为复杂，由于数控车床的性能极佳再加上造价昂贵，所以它要承担起普通车床无法完成的复杂工序。另外普通车床不需要考虑工步的问题，但是数控车床需要编程，所以要事先考虑工步的安排、换刀点、对刀点及路线等问题，因此工序卡的制定是不可或缺的。工序卡的主要内容应该包括：编程原点及对刀点、编程说明、车削参数等。其中编程说明应包含程序编号、机床型号、镜向对称加工方式、所用刀具半径补偿等内容。

4.2 刀具的安装设计

刀具安装设计应遵循的基本原则是：尽量统一工艺、设计和编程的基准；尽可能地减少装夹次数，争取在一次装夹中完成所有加工表面的加工；充分发挥数控车床的效能，避免占机人工调整。另外，车床加工还应该注意当加工零件的数量不多时，应尽可能使用数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，可调式夹具、组合夹具及其他通用夹具，这样就可以节省生产费用和生产准备时间。[5]

5 结语

在使用数控车床进行零件加工的实际过程中，工艺流程都不是一次性人为确定的，而是通过首件试切后不断的优化和改进来完成的。对于数控车床加工工艺流程的改进，就是在工艺流程执行的过程中不断地发现不足、并及时地优化，而且要将结果以资料、数据的形式进行归纳总结，应用到未来的生产中，使加工工艺的流程得到最大限度的改进。

参考文献

[1]赵艺兵.数控车床加工工艺分析与设计[J].中国制造业信息化，2012，4（6）：39-41.

[2]胡小波.浅谈数控车床加工程序的编制[J].装备制造技术，2011，6（11）：60-65.

[3]王瑞泉.数控加工工艺与传统加工工艺相结合[J].天津职业院校联合学报，2007，7（5）：19-22.

[4]程叔重.数控加工工艺[M].杭州：浙江大学出版社，2003，21-24.

[5]唐应谦.数控数控加工工艺学[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2000，102-105.