數控車加工案例分析

秦勇

摘要：以三潭印月的數控車削加工為例，分析其加工工藝和步驟，對于其加工過程中可能出現的問題，有針對性地予以解決。

關鍵詞：三潭印月;數控車加工;工藝;分析

數控車加工主要是通過對圓形坯料做旋轉運動，刀具沿軸向進給，加工出精確的直徑和長度，合理的加工工藝滿足工件要求，根據零件圖和技術要求等，編制加工工藝，編寫零件數控加工程序，實現自動進給，控制數控機床按照編制的刀具軌跡進給，從而完成零件的加工。所以，在數控加工前，根據零件制定加工方案，對零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序[1]。本文以浙江杭州西湖十景之一的三潭印月為例，分析其加工工藝和步驟。

1 數控加工工藝的實例分析

三潭印月是西湖中最大的島嶼，島南湖中建成有三座石塔，由基座、圓形塔身、寶蓋、六邊小亭、葫蘆頂組成。三座瓶形小石塔鼎足而立，造型別致優美，如圖1所示。如此美麗的石塔，完全可以作為CNC或者3D打印素材。

1.1 工藝分析

如圖2所示為作了適當調整的三潭印月，去掉了六邊小亭和圓形塔身上的孔。三潭印月為回轉體，適合在車床上加工，主要加工輪廓為圓柱面、圓錐面和圓弧面。根據零件圖進行分析，該零件先用G71進行粗加工，選用90度外圓車刀，切除多余余料和端面，再用G73進行精加工，根據零件的形狀選定尖刀加工圓弧，先加工大端。然后夾持住大端，再加工小端。大端長度剛開始給了10mm，為了裝夾強度考慮，可以加長大端長度，增至15mm。

車床裝夾原則：盡可能減少零件裝夾次數，保證裝夾強度，夾大車小[2]。

在夾持時要注意：工件在旋轉車削時會產生切削力要與裝夾零件的夾緊力相對應。

1.2 加工工序

根據零件結構形狀選用55mm×150mm的棒料，選用90度外圓車刀（T01）進行粗加工，因用棒料加工三潭印月的輪廓，毛坯料余量較大，為了提高加工效率，根據零件圖的外形進行分析，用G71進行粗加工，再選用30度的尖刀（T02）進行精加工，據外形結構用G73進行加工。由于要作為展品或飾物，材料選用黃銅。以外圓為定位基準→用卡盤卡緊→車平端面→對刀→調試程序→從右至左依次加工各輪廓線。工序刀具及切削參數選擇見表1。

3 加工

3.1 試切

在試切外輪廓加工應注意“2”處的夾刀現象，同時要注意如圖所示的1、3兩個位置。1為圓弧，半徑較小，在切削時會出現產生的切屑流出后翻轉到半徑為R15.5的圓弧面，劃傷其表面。2、3的右側均為錐面，一方面要注意刀具的副后刀面與工件已車削輪廓表面是否干涉，另外也要注意，在切削時會出現產生的切屑流出后翻轉到錐面上造成劃傷。為避免干涉也可采用直頭刀桿車削，如圖3所示。

3.2 加工中的問題及解決方法

為了避免上面提到的問題，可采取如下方法予以解決。

（1）如在試切時“2”處出項夾刀現象，應改變“2”處的外圓尺寸，進行外圓粗加工，再用G73進行局部精加工。

（2）對整個工件預留不超過0.1mm的余量，在加工完工件后，再將預留的加工余量切去，可對劃傷的表面進行修復或者采取在編程時，分別對1、2、3三個位置預留不超過01mm的余量，通過切除余量，修復劃傷的表面。后一種辦法會更為簡便一些。加工效果如圖4所示。

圖3 直頭尖刀圖4 加工完成后的三潭印月

4 結論

在進行切削加工時，有很多細節問題需要注意，細節決定成敗。所以，為了保證零件的加工質量，應對零件的工藝進行細致的分析。

參考文獻：

[1]馬金平，馮利.數控加工工藝項目化教程[M].大連：大連理工大學出版社，2012.

[2]吳曉蘇，周智敏.數控編程與機床操作[M].北京：清華大學出版社，2010.

[3]劉玉春，李壯斌.數控編程技術項目教程[M].北京：機械工業出版社，2016.