數(shù)控車床編程加工工藝處理

1. 確定工件的加工部位和具體內容

確定被加工工件需在本機床上完成的工序內容及其與前后工序的聯(lián)系。

(1)工件在本工序加工之前的情況。例如鑄件、鍛件或棒料、形狀、尺寸、加工余量等。

(2)前道工序已加工部位的形狀、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基準面、基準孔等。

(3)本工序要加工的部位和具體內容。   

(4)為了便于編制工藝及程序，應繪制出本工序加工前毛坯圖及本工序加工圖。

2. 確定工件的裝夾方式與設計夾具

根據(jù)已確定的工件加工部位、定位基準和夾緊要求，選用或設計夾具。數(shù)控車床多采用三爪自定心卡盤夾持工件；軸類工件還可采用尾座頂尖支持工件。由于數(shù)控車床主軸轉速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動力卡盤，因它在生產廠已通過了嚴格的平衡，具有高轉速(極限轉速可達4000~6000r／min)、高夾緊力(最大推拉力為2000~8000N)、高精度、調爪方便、通孔、使用壽命長等優(yōu)點。還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機配制，可獲得理想的夾持精度。通過調整油缸壓力，可改變卡盤夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。為減少細長軸加工時受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類工件內孔時，可采用液壓自動定心中心架，定心精度可達0.03mm。

3. 確定加工方案

（一）確定加工方案的原則

加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內容。

在數(shù)控機床加工過程中，由于加工對象復雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變萬化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工方案合理，從而達到質量優(yōu)、效率高和成本低的目的。

    制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠，先內后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。

（1）先粗后精

    為了提高生產效率并保證零件的精加工質量，在切削加工時，應先安排粗加工工序，在較短的時間內，將精加工前大量的加工余量(如圖3-4中的虛線內所示部分)去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。

當粗加工工序安排完后，應接著安排換刀后進行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。

    在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應由最后一刀連續(xù)加工而成。這時，加工刀具的進退刀位置要考慮妥當，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。

（2）先近后遠

    這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時，通常安排離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。

（3）先內后外

對既要加工內表面(內型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時，通常應安排先加工內型和內腔，后加工外表面。這是因為控制內表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性相應較差，刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑較困難等。

（4）走刀路線最短

    確定走刀路線的工作重點，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的。

    走刀路線泛指刀具從對刀點(或機床固定原點)開始運動起，直至返回該點并結束加工程序所經過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。

    在保證加工質量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構滑動部件的磨損等。

    優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實踐經驗外，還應善于分析，必要時可輔以一些簡單計算。

    上述原則并不是一成不變的，對于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質量。這些都有賴于編程者實際加工經驗的不斷積累與學習。

    （二）加工路線與加工余量的關系

    在數(shù)控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序對余量過多的部位先作一定的切削加工。

（1）對大余量毛坯進行階梯切削時的加工路線

（2）分層切削時刀具的終止位置

（三）車螺紋時的主軸轉速

數(shù)控車床加工螺紋時，因其傳動鏈的改變，原則上其轉速只要能保證主軸每轉一周時，刀具沿主進給軸(多為Z軸)方向位移一個螺距即可，不應受到限制。但數(shù)控車床加工螺紋時，會受到以下幾方面的影響：

（1）螺紋加工程序段中指令的螺距(導程)值，相當于以進給量（mm/r）表示的進給速度F，如果將機床的主軸轉速選擇過高，其換算后的進給速度(mm/min)則必定大大超過正常值；

（2）刀具在其位移的始/終，都將受到伺服驅動系統(tǒng)升/降頻率和數(shù)控裝置插補運算速度的約束，由于升/降頻特性滿足不了加工需要等原因，則可能因主進給運動產生出的“超前”和“滯后”而導致部分螺牙的螺距不符合要求；

（3）車削螺紋必須通過主軸的同步運行功能而實現(xiàn)，即車削螺紋需要有主軸脈沖發(fā)生器(編碼器)。當其主軸轉速選擇過高，通過編碼器發(fā)出的定位脈沖(即主軸每轉一周時所發(fā)出的一個基準脈沖信號)將可能因“過沖”(特別是當編碼器的質量不穩(wěn)定時)而導致工件螺紋產生亂扣。

因此，車螺紋時，主軸轉速的確定應遵循以下幾個原則：

（1）在保證生產效率和正常切削的情況下，宜選擇較低的主軸轉速；

（2）當螺紋加工程序段中的導入長度δ₁和切出長度δ₂（如圖所示）考慮比較充裕，即螺紋進給距離超過圖樣上規(guī)定螺紋的長度較大時，可選擇適當高一些的主軸轉速；

（3）當編碼器所規(guī)定的允許工作轉速超過機床所規(guī)定主軸的最大轉速時，則可選擇盡量高一些的主軸轉速；

（4）通常情況下，車螺紋時的主軸轉速(n_螺)應按其機床或數(shù)控系統(tǒng)說明書中規(guī)定的計算式進行確定，其計算式多為：

n_螺≤n_允／L(r／min)  式中n_允—編碼器允許的最高工作轉速(r／min)；

L—工件螺紋的螺距(或導程，mm)。

4. 確定切削用量與進給量

在編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量。選擇切削用量時，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機械加工質量和產量。影響切削條件的因素有：機床、工具、刀具及工件的剛性；切削速度、切削深度、切削進給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預期壽命及最大生產率；切削液的種類、冷卻方式；工件材料的硬度及熱處理狀況；工件數(shù)量；機床的壽命。

上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進給率為主要因素。

切削速度快慢直接影響切削效率。若切削速度過小，則切削時間會加長，刀具無法發(fā)揮其功能；若切削速度太快，雖然可以縮短切削時間，但是刀具容易產生高熱，影響刀具的壽命。決定切削速度的因素很多，概括起來有：

(1)刀具材料。刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。高速鋼刀具耐高溫切削速度不到50m／min，碳化物刀具耐高溫切削速度可達100m／min以上，陶瓷刀具的耐高溫切削速度可高達1000m／min。

(2)工件材料。工件材料硬度高低會影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料時切削速度應降低，而加工較軟材料時，切削速度可以提高。

(3)刀具壽命。刀具使用時間(壽命)要求長，則應采用較低的切削速度。反之，可采用較高的切削速度。

(4)切削深度與進刀量。切削深度與進刀量大，切削抗力也大，切削熱會增加，故切削速度應降低。

(5)刀具的形狀。刀具的形狀、角度的大小、刃口的鋒利程度都會影響切削速度的選取。

(6)冷卻液使用。機床剛性好、精度高可提高切削速度；反之，則需降低切削速度。

上述影響切削速度的諸因素中，刀具材質的影響最為主要。

切削深度主要受機床剛度的制約，在機床剛度允許的情況下，切削深度應盡可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。這樣可以減少走刀次數(shù)。

主軸轉速要根據(jù)機床和刀具允許的切削速度來確定。可以用計算法或查表法來選取。

進給量f(mm／r)或進給速度F(mm／min)要根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料來選。最大進給速度受機床剛度和進給驅動及數(shù)控系統(tǒng)的限制。

編程員在選取切削用量時，一定要根據(jù)機床說明書的要求和刀具耐用度，選擇適合機床特點及刀具最佳耐用度的切削用量。當然也可以憑經驗，采用類比法去確定切削用量。不管用什么方法選取切削用量，都要保證刀具的耐用度能完成一個零件的加工，或保證刀具耐用度不低于一個工作班次，最小也不能低于半個班次的時間。