数控车床零件加工程序的优化

滕玮　卓奇敏

摘 要： 本文以可调式凸轮控制器零件度盘的生产加工工艺为例，为保证加工精度降低废品率提高生产效率，从不同角度分析如何对数控车床加工程序优化的问题。

关键词： 数控车床 零件加工 程序优化

我们在数控车床上加工的零件主要是回转件，其加工精度要求一般比较高，而往往生产中加工精度要求高，加工程序不合理产生的废品率就高，因而实际生产中对程序的编制相对复杂一些。那么如何既保证高的精度又降低废品率？当然要达到高精度低废品率的要求需要考虑多方面的原因，本文主要侧重从加工程序这一角度分析，目的是使数控车床编程人员在充分满足工艺要求的前提下，对数控车床加工程序进行优化，从而编制出既简洁、运算量小又能保证加工精度并使机床损耗小、刀具磨损小的程序。根据我校校办企业生产的可调式凸轮控制器零件度盘生产实例（见下图），可从不同角度分析如何对加工程序优化的问题。

可调式凸轮控制器零件度盘（以下简称度盘），根据图纸要求先分析一下工艺。编制数控机床加工零件程序主要是处理一系列的工艺问题。一般普通机床上零件加工的工艺，都是操作工人自行来决定，机床加工的切削用量、走刀路线、工序内的工步安排等。而数控机床是通过运行程序进行加工的。因此加工中的所有工序、工步、每道工序的切削用量、走刀路线、加工余量，以及所用刀具的尺寸、类型等都要预先确定好并编入程序中。这就要求由编程人员首先编出一个合格的工艺，要达到此要求必须对数控机床的性能、特点和应用、切削规范和刀具系统非常熟悉，否则就无法做到全面、细致地考虑零件加工全过程，也无法正确、合理地确定零件加工程序。根据上图其加工工艺主要包括：合理选择切削用量、工序划分及安排、走刀路线、加工顺序等。

1.切削用量的选择

切削用量的选择：数控加工零件时，其切削用量都预先编到加工程序里面，在正常的情况下是人工不允许变动的。只有在试切削或是出现异常情况时，才允许通过速度调节或是手摇轮调节其切削用量。因此程序中所选的切削用量一般是最合理、最优化的。这样才可以提高其数控加工机床的加工精度、刀具寿命和生产率，降低加工成本。

从实际生产中发现，影响数控加工切削用量的主要因素有：

（1）机床选用。切削用量的选择必须在机床主传动功率、进给传动功率、主轴转速范围之内。机床刀具工件系统的刚性是限制切削用量的重要因素。选择合理的切削用量，避免机床—刀具—工件系统发生较大的振动，影响加工。尽量选稳定性好、热变形小、刚性好的数控机床，适当加大切削用量。

（2）车刀选用。车刀材料是影响切削用量的又一重要因素。生产中常用的刀具材料不外乎高速钢、硬质合金、陶瓷和金刚石。金刚石刀片性能最好，允许很高的切削速度，耐磨性好，硬度高，硬度随温度变化小，但价格贵。数控机床所采用的刀具多是不重磨可换刀片俗称机夹刀片，机夹刀片的材料、形状和尺寸，必须与程序中切削速度和进给量相适应并存在刀具参数里面。目前市场有许多采用新工艺制造的表面涂层刀具，增强刀具硬度、耐磨性，阻挡刀具因受热而引起的化学成分互溶。

（3）工件材料。度盘的材料是ZL104，很容易粘刀，影响表面精度和尺寸精度。加工工件的材料不同，所选用的刀具角度也不同。度盘加工中注意加大前角，保持切削刃锋利。同时也要注意其毛坯铸造质量和加工的切削性。

（4）冷却液（切削液）。冷却液具有冷却和润滑的作用。冷却液能带走切削过程中产生的热量，降低工件、刀具、夹具和机床的升温，减少刀具与工件的摩擦与磨损，提高刀具寿命和工件的表面加工质量。使用冷却液还能提高切削用量。冷却液使用过程必须定期更换，以防变质有异味，腐蚀机床导轨或其他零件。

2.工序划分的选择

（1）刀具的集中分序法。采用单刀多刃来分工序加工。在一次装夹中，用同一把刀完成零件上所有可以完成的加工表面。再用第二把刀、第三把刀完成可以完成的表面。这样可以减少换刀的次数，压缩空行程时间，减少定位误差产生。

（2）粗精加工分序法。可调式凸轮控制器零件度盘生产批量较大。对于同一批零件生产安排，建议先全部进行粗加工、半精加工，最后再进行精加工，且粗、精加工之间最好先隔一段时间以使粗加工后的零件的变形得到充分地恢复，然后再进行精加工以提高零件的加工精度。

（3）按加工部位分序法。一般是先加工大端面和大外圆进行定位，再加工小外圆端各表面及螺纹，最后加工孔。

3.确定加工路线的选择原则及加工顺序

确定加工路线。加工路线是指数控机床加工过程中刀具的运动轨迹和方向。每一道工序的加工路线的确定都是非常重要的，因为它影响零件的加工精度及表面粗糙度。其加工路线的总体划分原则为：保证加工精度及粗糙度、使得空行程最少及加工路线最短、计算也要方便。但是在加工路线的确定中还要考虑以下几点：（1）应尽量减少进、退刀时间和其他辅助时间，采用单刀多刃分工序加工即可。（2）选择合理的进刀位置和换刀点，尽量避免沿零件轮廓法向切入和进给中途停顿，防止加工干涉。（3）加工路线一般是先加工外圆轮廓，然后再加工螺纹和内孔。

确定加工顺序。重点是为了保证定位的可靠性，确保加工精度。夹紧时工件的刚性。一般可按以下原则来进行：（1）上道工序加工不能影响下道工序的装夹（特别是定位表面）。（2）以相同的装夹方式或同一把刀加工的工序尽可能采用集中的连续加工，减少重复装夹、更换刀具等辅助时间。（3）同一次安装中的加工内容，以对零件刚性影响小的内容先加工。

一年多的生产实践证明，可调式凸轮控制器零件度盘采用以上加工程序优化改进措施，大大降低工人的劳动强度，减少机床使用时间，同时也降低刀具消耗，保证产品质量，故企业获得很好的经济效益。

参考文献：

[1]魏杰.数控机床编程与操作.北京：电子工业出版社，2012.

[2]孙摘茂.数控机床加工编程技术.北京：机械工业出版社，2004.

[3]唐利平.数控车削加工技术.北京：机械工业出版社，2011.