淺談數控車削軸類零件的編程與工藝處理技巧

張德華

目前，在機械加工中采用數控機床加工零件日益增多，在數控車削中，程序貫穿整個零件的加工過程。由于每個人的加工方法不同，編制加工程序也各不相同，但最終的目的是為了提高數控車床的生產效率。因此，對于選擇最合理的加工路線顯得尤為重要。從確定走刀路線、選擇合適的G命令等細節出發，分析在數控車削中程序的編制方法。

數控車削 軸類零件 工藝處理 編程技巧

數控機床是現代制造業的關鍵設備。隨著科學技術的進步與發展，數控車床的應用日趨普及，現代數控加工技術使得機械制造過程發生了巨大的變化，急需培養一大批既懂數控機床加工工藝，又能熟練掌握數控機床編程與操作的應用型技術人才。職業院校擔負著培養這種人才的重任。數控編程與操作不僅是職業院校機電類數控專業的主干課程，還是一門新興的科目，一門難以掌握和講授的實用型課程。筆者結合這幾年的教學實踐，對軸類零件的編程與工藝處理技巧進行分析。

一、數控加工工藝處理技巧

1.工序的劃分

根據數控加工的特點，數控加工工序的劃分一般可按下列方法進行：

（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內容較少的零件，加工完后就能達到待檢狀態。

（2）以同一把刀具加工的內容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統的限制（主要是內存容量），機床連續工作時間的限制（如一道工序在一個工作班內不能結束），等等。此外，程序太長會增加出錯與檢索的困難。因此，程序不能太長，一道工序的內容不能太多。

（3）以加工部位劃分工序。對于加工內容很多的工件，可按其結構特點將加工部位分成幾個部分，如內腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。

（4）以粗、精加工劃分工序。對于經加工后易發生變形的工件，由于對粗加工后可能發生的變形需要進行校形，故一般來說，凡要進行粗、精加工的過程，都要將工序分開。

2.確定合理的走刀路線

走刀路線是加工程序編制的重點，由于精加工切削程序走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的，因此主要內容是確定粗加工及空行程的走刀路線。走刀路線泛指刀具從對刀點開始運動起，直到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。使走刀路線最短可以節省整個加工過程的執行時間，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。

3.合理調用G命令使程序段最少

按照每個單獨的幾何要素(即直線、斜線和圓弧等)分別編制出相應的加工程序，其構成加工程序的各條程序即程序段。在加工程序的編制工作中，總是希望以最少的程序段數即可實現對零件的加工，以使程序簡潔，減少出錯的幾率及提高編程工作的效率。

由于數控車床裝置普遍具有直線和圓弧插補運算的功能，除了非圓弧曲線外，程序段數可以由構成零件的幾何要素及由工藝路線確定的各條程序得到，這時應考慮使程序段最少原則。選擇合理的G命令，可以使程序段減少，但也要兼顧走刀路線最短。

4.確定切削用量

對于高效率的金屬切削機床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。

編程人員在確定每道工序的切削用量時，應根據刀具的耐用度和機床說明書中的規定去選擇。也可以結合實際經驗用類比法確定切削用量。在選擇切削用量時，要充分保證刀具能加工完一個零件，或保證刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于半個工作班的工作時間。

背吃刀量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高加工效率。對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數控加工的精加工余量可比通用機床加工的余量小一些。合理確定走刀路線，并使其最短。

二、數控車削加工操作實例

1.加工準備

(1)工件安裝與校正。因為毛坯是φ40×100的45鋼圓棒料，所以采用三爪自定心卡盤進行裝夾。三爪自定心卡盤因其自動定心作用，能夠保證工件被夾持部分基本上與車床主軸軸線同軸，但伸出部分特別是離卡爪較遠部分需要敲擊校正，才能使工件整個軸線與主軸軸線同軸。校正的任務是找出旋轉工件的最高點并敲正。通常粗校時，因工件夾偏較多，為安全起見不開車，而用手扳動卡盤旋轉，這時在車床導軌適當處找個參考點，與旋轉的工件外圓比較，找出工件的最高點，用銅棒敲擊。當旋動工件的外圓表面與參考點距離一樣時，校正完成。當工件較小、較短且在安全狀態許可時，可采用粉筆輔助校正，即手持粉筆，以刀架為支點，開慢車，旋轉到最高點即被擦上粉筆灰，用前面的辦法進行校正。

2.零件工藝分析

（1）零件幾何特點。該零件由外圓柱面、球面、槽和螺紋組成，其幾何形狀為圓柱形的軸類零件，零件要求徑向尺寸與軸向尺寸都有精度要求，表面粗糙度為1.6μm，需采用粗、半精加工與精加工。

（2）加工工序。毛坯為40的棒料，材料為45鋼，外形沒加工，根據零件圖樣要求其加工工序為：

①平端面，選用90°外圓車刀，可采用G94指令。

②外圓柱面粗車，選用90°外圓車刀，可采用G71指令。

③外圓柱面精車，選用90°外圓車刀，可采用G70指令。

④切槽加工，采用刀寬為4mm的切斷刀。

⑤切螺紋，采用60°的螺紋車刀，由于G32指令編程麻煩，使程序加長，G92主要用于循環次數不多的螺紋切削，G76它主要用于多次自動循環，這里我們可采用G92指令。

⑥切斷，采用刀寬為4mm的切斷刀。

3.參考程序（略）。

總之，隨著科學技術的飛速發展，數控車床由于具有優越的加工特點，在機械制造業中的應用越來越廣泛。為了充分發揮數控車床的作用，我們需要在編程中掌握一定的技巧，編制出合理、高效的加工程序，保證加工出符合圖紙要求的合格工件，同時能使數控車床的功能得到合理的應用與充分的發揮，使數控車床能安全、可靠、高效地工作。