浅谈数控加工工艺中铣削与车削工艺路线的确定

徐姣娜

【论文摘要】数控机床的加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处，但也有许多不同之处。明确在加工中各工艺的确定原则，对保证加工品质，提高生产效率至关重要。为此，分析了数控铣削和车削的部分加工工艺。

【关键词】数控加工；铣削；工艺路线；车销；工序划分

【中图分类号】TG519.1

数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的2～3倍，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前确定好加工工艺路线，这样才能进一步提高生产效率、加工精度。根据零件的材料、结构和技术要求不同，各种零件的加工工艺是不同的，即使是同类型的零件，由于生产条件和批量大小的不同，其工艺也不同，因此，必须根据具体情况制定合理的工艺路线。

一、数控铣削加工工艺路线的确定

1、数控铣削加工工艺路线确定的原则

在数控加工中，数控铣削加工工艺路线的确定原则有以下几点：①选择使工件在加工后变形小的路线；②应使数值计算尽量简单，程序段数量少，以减少编程工作量；③应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率；④应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求；⑤为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓一次走刀完成。

2、常用铣削加工工艺路线分析

按照数控铣削加工工艺路线的确定原则，对某些典型零件的加工路线进行简要分析 ：

2.1 平面类零件铣削加工工艺路线分析

铣削平面零件时，一般采用立铣刀进行切削，为保证零件表面质量，对刀具的切入和切出点需精心选择。铣削外轮廓时，铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线的切向方向切入和切出，不可直接切入零件，以免碰伤加工表面，保证零件表面光滑，当铣内轮廓表面时，铣刀也要沿轮廓线切线方向进退刀。

2.2 外轮廓类零件铣削的加工工艺路线的分析

对于加工圆弧时，要安排好刀具的切入、切出，要避免交接处重复加工，因会出现明显的界痕。当整圆加工完毕后，不可在切点处直接退刀，应让刀具多切削一段距离，以避免取消刀具补偿时，工件表面与刀具相碰撞，产生废件。铣削圆弧内轮廓时，也要切向切入，切入切出时应有过渡圆弧，以提高表面的加工质量。

2.3 凹槽类零件铣削的加工工艺路线分析

为保证工件表面的粗糙度要求，如用行切法加工，将在刀次接替间的起终点时留有残留高度，因而达不到粗糙度要求；而采用最后一次走刀应连续加工出最终轮廓的方法，能将内腔中的全部余量切除干净，无死角残留，轮廓完整。如果使用环切法，对轮廓表面进行光整，能获得更好的效果。

2.4 曲面类零件铣削的加工工艺路线分析

对于曲面类零件的加工，选用球头刀，并常采用 "行切法"进行加工。行切法是指球刀与加工轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定。 当曲面零件的边界敞开时，且无其他表面限制，曲面边界可延伸，球刀可由外边界开始加工。

2.5 细长类零件及薄板类零件的加工工艺路线分析

对细长类零件及薄板类零件要用对称去除余量法或分几次走刀加工到最终尺寸的方法安排加工路线，安排加工步骤时，应将对工件刚性破坏较小的工步安排进行先加工。

二、数控车削加工工艺路线的确定

1.要想很好的确定数控车削加工工艺，则需要掌握数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段。其主要包括：

（一）确定零选择数控车削时的加工内容；

（二）根据零件图纸对加工过程进行加工工艺分析；

（三）合理选择加工中所用的工具及夹具；

（四）按加工要求合理安排工序；

（五）走刀路线的确定；

（六）加工程序的编写，仿真校验及修改；

（七）进行试件加工，并对实际出现的问题进行解决；

（八）编写数控加工工艺规程文件；

数控车削的加工工艺内容较多，但很多与普通车床相似，在此不累述。

2.数控车削加工工艺分析

数控车削加工时要进行工艺分析这项前期工艺准备工作。制定出合理的工艺才能提高加工效率及加工精度。程序编写的是否实用，要看编程者对数控车床的工作原理、性能特点及结构的了解程度如何。除应掌握编程格式外，还应掌握工件加工工艺路线的确定方法，合理的选择切削用量、刀具和工件装夹方案。 其主要内容包括：零件图分析；夹具和刀具的选择；切削用量的选择；工序的划分。

（一）零件图分析

零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。

（1）.尺寸标注方法分析

零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。

（2）.轮廓几何要素分析

在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何元素的给定条件是否充分。

（3）.精度和技术要求分析

对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许采取其他加工方式弥补时，应给后续工序留有余量；对图纸上有位置精度要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速度切削（注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速）。

（二）夹具和刀具的选择

（1）.工件的装夹与定位

数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面作定位基准；对于套类零件，则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外，还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择 。

（2）.刀具选择

刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

1）尖形车刀。以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。其刀尖由直线性的主、副切削刃构成，如外圆偏刀、端面车刀等。这类车刀加工零件时，零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到。

2）圆弧形车刀。除可车削内外圆表面外，特别适宜于车削各种光滑连接的成型面。其特征为：构成主切削刃的刀刃形状为一 圆度误差或线轮廓误差很小的圆弧，该圆弧刃的每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。

3）成型车刀。即所加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常用的成型车刀有小半径圆弧车刀、车槽刀和螺纹车刀等。为了减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化。数控车削加工中，应尽量采用机夹可转位式车刀。

（三）切削用量选择

数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S（或切削速度υ）及进给速度F（或进给量f ）。

切削用量的选择原则，合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求，以及刀具的耐用度去选择，也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则是：粗车时，首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap；其次选择较大的进给量f；最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度υ。增大背吃刀量可减少走刀次数，提高加工效率，增大进给量有利于断屑。精车时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高加工效率，因此宜选用较小的背吃刀量和进给量，尽可能地提高加工速度。

三、结 语

在数控加工的实际生产过程中，各种不同工件所采用的加工工艺路线是各不相同的，只要灵活的按照加工工艺路线的主要原则进行，就能充分地发挥数控机床的效能，确保安全可靠，且编程简化。数控机床作为一种高效率的设备，要想充分发挥其高精度、高自动化和高性能的特点，除了必须掌握机床的特点，高性能及操作方法外，还应在编鞋程序前进行详细的工艺分析以及确定合理的加工工艺，才能得到最优的加工方案。

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