數控車削編程工藝分析

【摘要】只有正確分析數控加工零件的工藝，合理的選擇切削用量，靈活地使用各編程指令，才能控制好產品加工精度，真正提高產品加工效率。本文以軸類零件從加工路線的確定、切削用量的選擇、編程指令的靈活運用簡單分析一下編程方法的應用。

【關鍵詞】數控編程;合理選擇切削用量;靈活運用多種編程指令

數控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備，是綜合應用計算機、自動化控制、自動檢測及密集機械等高新技數的產物。隨著數控技術的發展與普及，現代化企業對于懂得數控加工技術，能進行數控加工編程的技術人才的需求量也將不斷增加，數控加工在生產過程中發揮著積極作用。在實際加工過程中，對于同一個零件不同的加工方案反映出不同的加工效果，如何更好的發揮數控車床的作用，根據生產的具體條件在編程加工中靈活選擇不同的加工方案具有積極的意義，下面以軸類零件編程需要考慮的幾點加以分析。

1.合理確定加工路線

在實際進行數控編程時，確定加工路線的原則應在保證零件加工精度和表面粗糙度的條件下，應盡可能縮短加工路線，以便提高生產率。

在加工編程過程中應根據具體情況考慮以下幾點：

1.1 精、粗加工分開

1.1.1 確保加工精度

首先應考慮粗、精加工分開的原則，先粗加工再精加工，通常在一次裝卡中，不允許將零件某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。如圖1所示的零件，數控加工中應先切除整個零件的大部分余量，再將其表面精車一遍，以滿足加工精度和表面粗糙度的要求。有同軸度要求的內外圓柱面或者有垂直度要求的外圓與端面，應盡可能在一次裝夾中完成，以減小工件的定位誤差。

圖1

1.1.2 防工件變形

對于容易發生加工變形的零件，通常粗加工后需要進行矯形，這時粗加工和精加工作為兩道工序，可以采用不同的刀具或不同的數控車床加工。對毛坯余量較大和加工精度要求較高的零件，應將粗車和精車分開，劃分成兩道或更多的工序。將粗車安排在精度較低、功率較大的數控車床上，將精車安排在精度較高的數控車床上。以圖2（a）所示手柄零件為例，說明工序的劃分。

圖2

該零件加工所用坯料為?30棒料，批量生產，加工時用一臺數控車床。工序劃分如下：

第一道工序（按圖b所示將一批工件全部車出，包括切斷），夾棒料外圓柱面，工序內容有：先車出?12 和?20 兩圓柱面及圓錐面（粗車掉R42圓弧的部分余量），轉刀后按總長要求留下加工余量切斷。

第二道工序（見圖c），用?12外圓及?20端面裝夾，工序內容有：先車削包絡SR7球面的30°圓錐面，然后對全部圓弧表面半精車（留少量的精車余量），最后換精車刀將全部圓弧表面一刀精車成形。

在數控加工劃分工序時，一定要視零件的結構與工藝性，零件的批量，機床的功能，零件數控加工內容的多少，程序的大小，安裝次數及本單位生產組織狀況靈活掌握。什么零件宜采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，也要根據實際情況來確定，但一定要力求合理。

1.2 加工路線的確定

圖3給出了三種不同的輪廓粗車切削進給路線。

圖3

其中圖a為矩形循環進給路線，其路線總長最短，圖b為三角形循環進給路線;圖c表示利用數控系統具有的封閉式復合循環功能控制車刀沿著工件輪廓線進行進給的路線。因此在同等切削條件下的切削時間最短，刀具損耗最少，為最常用的粗加工切削進給路線，但也有缺點，粗加工后的精車余量不夠均勻，一般需安排精加工。所以實際加工時要根據具體情況運用不同的方法。

2.合理選擇切削用量

粗加工時，一般以提高生產效率為主，但也應考慮經濟性和加工成本。切削用量的選擇原則首先選取盡可能大的背吃刀量;其次要根據機床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量;最后根據刀具耐用度確定最佳的切削速度。

切削用量的選擇原則首先根據粗加工后的余量確定背吃刀量;其次根據已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進給量;最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合實踐經驗而定。

粗加工時， 由于對工件表面質量沒有太高的要求，進給量f主要受刀桿、刀片、機床、工件等的強度和剛度所承受的切削力限制，一般根據剛度來選擇。工藝系統剛度好時，可用大些的f;反之，適當降低f。

精加工、半精加工時，f應根據工件的表面粗糙度Ra要求選擇。Ra要求小的，取較小的f，但又不能過小，因為f過小，切削厚度hD過薄，Ra反而增大，且刀具磨損加劇。刀具的副偏角愈大，刀尖圓弧半徑愈大，則f可選較大值。一般，精車時可取0.10～0.20mm/r。

3.靈活運用多種數控編程指令

外圓輪廓零件編程指令較多，其中G71外圓粗車循環指令、G73封閉切削循環指令及G70精加工循環等編程指令在外圓輪廓的粗加工中運用較多，編程加工過程中要熟悉編程指令，靈活的選擇和運用各個指令，運用各種方法保證產品加工精度，有效的提高產品加工效率。

下面以圖形走刀路徑及注意事項說明各指令的選擇應用。

（1）外圓粗切削循環（G71）

當給出圖4所示加工形狀的路線A→A′→B 及背吃刀量，就會進行平行于Z軸的多次切削，最后再按留有精加工切削余量Δw和Δu/2之后的精加工形狀進行加工。

圖4 外圓粗加工循環

在此應注意以下幾點：

1）在使用G71 進行粗加工循環時，只有含在G71 程序段中的F、S、T功能才有效。

而包含在ns→nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定對粗車循環也無效。

2）A→B之間必須符合X軸、Z軸方向的共同單調增大或減少的模式。

3）可以進行刀具補償。

由于該指令對零件的輪廓有特殊的要求，X軸、Z軸方向同時單調增大或單調減小。

（2）封閉切削循環（G73）

這種方式對于鑄造或鍛造毛坯的切削是一種效率很高的方法。G73循環方式如圖6所示。

用G73時，與G71一樣，只有G73程序段中的F、S、T有效。

運用G73指令編程加工時，要合理的確定切削余量，直徑方向的總切削余量確定原則為：

余量較均勻毛坯件切削余量=各軸段輪廓最大余量處余量

棒類零件毛坯件切削余量=1/2（棒料毛坯直徑–輪廓最小直徑處直徑）

循環次數R值確定原則為：切削余量除以每刀切削量（取整）

圖5 封閉切削循環

（3）精加工循環（G70）

由G71、G73 完成粗加工后，可以用G70 進行精加工。

在這里G71、G73程序段中的F、S、T的指令都無效，只有在G70程序段中的F、S、T才有效。

結合以上編程指令各自的走到路徑，合理選擇指令對產品外圓輪廓進行粗加工，可以提高產品加工效率，保證產品質量。對于余量不均勻的輪廓應盡量采用G71指令編程加工，如用G73指令編程加工時，會導致空走刀軌跡過多，降低產品加工效率。

4.結束語

綜上所述，只有正確分析數控加工零件的工藝，合理的選擇切削用量，靈活地使用各編程指令，才能控制好產品加工精度，真正提高產品加工效率，切實發揮數控車床的作用。

參考文獻

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