盤類零件數(shù)控加工工藝分析及編程

黎佳妮

摘?要：本文將對(duì)盤類零件數(shù)控加工工藝與編程進(jìn)行分析與研究，重點(diǎn)在于如何分析工藝、選擇刀具、加工路線的確定及加工程序的編制過程。并繪制出盤類零件圖，其中主要介紹了盤類零件數(shù)控加工工藝的制定和編程方法、工藝分析。并利用G代碼編制該零件的數(shù)控加工程序，本文以盤類零件數(shù)控工藝規(guī)程分析為重點(diǎn)和難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工工藝分析；刀具選擇；夾具選擇；G代碼編程

中圖分類號(hào)：TB?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.02.089

0?引言

20世紀(jì)40年代中后期數(shù)控加工技術(shù)為了方便復(fù)雜形狀零件加工而發(fā)展起來的一種自動(dòng)化生產(chǎn)加工技術(shù)，它采用NC技術(shù)對(duì)零件加工過程進(jìn)行程序定義，通過控制機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工運(yùn)行。數(shù)控加工技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代，由美國北密支安的一個(gè)小型飛機(jī)場(chǎng)使用該項(xiàng)技術(shù)，1952年，美國的麻省理工學(xué)院經(jīng)過不懈努力生產(chǎn)出一臺(tái)銑床，裝上了一套數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，成功地實(shí)現(xiàn)了控制三個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)。

1?數(shù)控機(jī)床的加工時(shí)的主要特點(diǎn)

（1）自動(dòng)化程度相對(duì)較高，加工生產(chǎn)時(shí)效率較高。除了正常手工裝夾棒料以外，其它生產(chǎn)加工過程都是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成加工。有的機(jī)床加工過程中配合自動(dòng)裝料和卸裝置，極大地提高了生產(chǎn)加工效率。

（2）加工零件對(duì)象的適應(yīng)性較強(qiáng)。在生產(chǎn)加工中如果改變加工對(duì)象時(shí)，在毛坯裝夾方式和刀具不變的情況下，只需重新調(diào)整編程即可完成加工，不需要做其他復(fù)雜的調(diào)整工作，極大地縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。

（3）生產(chǎn)加工時(shí)精度較高，質(zhì)量比較穩(wěn)定。工件在加工時(shí)一般尺寸精度可以控制在0.005～0.01?mm之間，不受加工零件復(fù)雜程度的影響。因?yàn)榻^大部分加工操作都由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成，減小了人為誤差，在批量生產(chǎn)時(shí)，可以很好地保證批量加工零件時(shí)尺寸的一致性，在一些高精度控制數(shù)控機(jī)床上還采用了位置檢測(cè)和反饋裝置，可以更好的提高數(shù)控加工的各項(xiàng)尺寸精度。

1.1?盤類零件特點(diǎn)

盤類零件是機(jī)械領(lǐng)域中的典常用工零件，它的范圍應(yīng)用比較廣泛，如法蘭、導(dǎo)向套、各種軸承和汽缸套等。盤類零件在機(jī)械設(shè)備中常起到支撐和導(dǎo)向作用，所以對(duì)尺寸精度要求較高，形狀精度和表面光潔度要求也較高。盤類零件的加工特點(diǎn)適合在數(shù)控機(jī)床自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器上完成，它依靠在數(shù)字媒質(zhì)上加碼指令完成相應(yīng)工作。

1.2?盤類零件數(shù)控加工工藝分析

根據(jù)盤類零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工技術(shù)要求，在加工時(shí)工藝必須滿足以下幾個(gè)方面的要求。

（1）在畫零件圖時(shí)，其尺寸標(biāo)注要滿足加工編程方便的基本原則。

（2）零件圖在尺寸標(biāo)注方法上，要滿足數(shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn)。在零件圖上的尺寸必須要以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或坐標(biāo)尺寸在圖紙上直接給出。采用這樣的方法標(biāo)注便于編程，在加工時(shí)，方便尺寸之間的相互協(xié)調(diào)。加工時(shí)在保證工藝基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、檢查基準(zhǔn)與編程加工原點(diǎn)設(shè)置的位置盡量保證一致性，給生產(chǎn)過程帶來極大的方便。

（3）盤類零件的毛坯和材料分析。材料是不是有良好的數(shù)控加工工藝性能，其熱處理和硬度狀態(tài)是什么樣的，加工時(shí)毛坯的余量是否足夠，表面是否均勻，毛坯的安裝操作定位能否便于操作等。

對(duì)于數(shù)控加工而言，加工工藝合理安排就是為后續(xù)零件加工的順序及編程順序提前規(guī)劃，保證加工順利進(jìn)行。通過數(shù)控加工程序改變零件的形狀與尺寸大小，使其成為所需標(biāo)準(zhǔn)零件的加工過程。

1.3?盤類零件圖樣及材料的選擇

在機(jī)械加工生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品質(zhì)量一般受兩個(gè)方面影響，一個(gè)是材料，另一個(gè)就是加工工藝，加工工藝中最重要的部分就是加工順序，正確加工工藝順序可以大大降低原材料的損耗，是提高工件品質(zhì)質(zhì)量的重要方式。本文零件選擇45#鋼，毛坯選擇直徑200?mm通孔直徑為100?mm的毛坯零件。如圖所示。

2?盤類零件數(shù)控加工方法

2.1?盤類零件結(jié)構(gòu)數(shù)控工藝分析

盤類零件結(jié)構(gòu)工藝是指所設(shè)計(jì)的零件用最簡(jiǎn)單的加工步驟與操作方法完成對(duì)該零件的加工。在設(shè)計(jì)零件產(chǎn)品時(shí)，必須考慮到該零件產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)與加工工藝。

（1）要確定盤類零件數(shù)控加工工藝規(guī)程，主要是零件加工工藝流程、主要內(nèi)容加工工序、工件加工時(shí)切削量控制、工藝裝備如何確認(rèn)和加工機(jī)床選擇、工時(shí)如何定額等。如何合理確定盤類零件加工精度與表面質(zhì)量，準(zhǔn)確地計(jì)算出零件加工尺寸，避免或減少誤差出現(xiàn)。

（2）機(jī)械加工工藝規(guī)程是組織和管理生產(chǎn)的基本依據(jù)，在設(shè)計(jì)新零件試制或零件生產(chǎn)時(shí)，必須遵循機(jī)械加工工藝基本規(guī)程提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備。方便合理編制零件生產(chǎn)計(jì)劃，合理制定原材料尺寸、機(jī)床和毛坯，選擇合適的制造工藝裝備，科學(xué)有效地進(jìn)行成本核算和相關(guān)技術(shù)上的準(zhǔn)備。

機(jī)械加工工藝規(guī)程進(jìn)行技術(shù)交流，能縮短生產(chǎn)的輔助時(shí)間，有效提高生產(chǎn)效率。良好的機(jī)械生產(chǎn)工藝規(guī)程必須廣泛吸取合理化建議，不斷交流相互工作經(jīng)驗(yàn)，才能適合技術(shù)的不斷更新。為了更好保證零件在加工時(shí)位置精度，在零件加工時(shí)，盡量在一次安裝中加工出所有相關(guān)表面尺寸，根據(jù)數(shù)控機(jī)床本身的精度來達(dá)到所要求的位置精度。并盡量在一次裝夾中加工出外圓與內(nèi)孔，保證內(nèi)外的同軸度精度。這樣可以達(dá)到減少勞動(dòng)量，提高零件裝配質(zhì)量。盤類零件的相關(guān)尺寸盡量要求一致，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工。減少加工刀具種類，節(jié)省換刀時(shí)間。

2.2?制定盤類零件加工工藝

（1）?熟悉加工工藝規(guī)程的主要依據(jù)，確定零件生產(chǎn)類型。

（2）?分析零件圖，查看圖上的尺寸和技術(shù)要求，找到主要技術(shù)要求并分析技術(shù)問題。

（3）?確定加工零件的毛坯，包括選擇類型及加工方法。

（4）?選擇零件定位基準(zhǔn)或者定位基面。

（5）?選定好在數(shù)控機(jī)床上擬定加工工藝路線。

（6）?確定每道工序需要的設(shè)備和工藝設(shè)備。

（7）?確定好加工余量，尺寸及公差。

（8）?明確每個(gè)尺寸檢驗(yàn)工序方法。

（9）?確定工序在切削時(shí)的用量和加工時(shí)間，選擇適合工藝方案進(jìn)行加工。

（10）?完成工藝卡片填寫。

2.3?盤類零件數(shù)控加工刀具的選擇

在數(shù)控機(jī)床加工過程中刀具種類比較多，刀具的選擇是數(shù)控機(jī)床加工工藝中的比較重要內(nèi)容，合理選擇不僅影響機(jī)械機(jī)的加工效率，而且還會(huì)影響加工的質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床刀具在選用時(shí)，首先要考慮機(jī)床的加工范圍、工序的主要內(nèi)容、零件材料等因素。數(shù)控機(jī)床刀具的要求相比普通機(jī)床的刀具要求要高很多、除了剛性要好，還必須要有良好的穩(wěn)定性和較長(zhǎng)的使用壽命，另外除了切削性能良好外，還要求刀具在安裝調(diào)整時(shí)要相對(duì)方便。所以在選擇刀具的幾何形狀應(yīng)依據(jù)具體情況而定，結(jié)合盤類零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適刀具，該零件將要用到粗車外圓刀、精車外圓刀以及切槽刀。

2.4?刀具裝夾方法

（1）?將刀具放置于刀架上，用前面2～3個(gè)螺栓壓緊。

（2）?用墊刀片調(diào)整刀尖位置，使刀尖與零件軸線必須等高，如果沒有和零件軸線等高，那么加工過程中會(huì)使零件加工變形。

（3）?在裝夾外圓車刀時(shí)需伸長(zhǎng)車刀厚度的2倍。

（4）?在使用墊刀片的過程中盡量減少使用，如使用一定要放置整齊。

（5）?在刀具固定之前應(yīng)調(diào)整刀具的偏角直至需要角度。

（6）?在裝夾切槽刀時(shí)，應(yīng)該使切槽刀刃與工件表面完全平行并且刀尖最好略高于工件中心。

（7）?在裝夾過程中車刀不能伸出太長(zhǎng)或者太短，否則會(huì)影響加工質(zhì)量。

（8）?在裝夾所有刀具時(shí)，應(yīng)該與零件中心線等高。

（9）?在車削時(shí)，切槽刀的中線應(yīng)該與零件形成90度夾角，保證偏角相同。

2.5?工件夾具選擇

在數(shù)控加工過程中，數(shù)控加工裝夾方式按照定位方法可以分為兩種，第一種是找正定位裝夾方法，另一種是使用專用夾具定位安裝方法。找正定位裝夾方法包括直接找正裝夾方法，直接找正裝夾方法就是用百分表或者目測(cè)在機(jī)床上找正工件然后再進(jìn)行夾緊。然而在我們平時(shí)裝夾過程中，常用到的裝夾裝置有三抓卡盤、四爪卡盤、虎鉗等工藝裝置。而專用夾具就是針對(duì)某種零件專門設(shè)計(jì)的裝夾工具。與前者相比，專用夾具制造成本高，只適合單一零件的批量生產(chǎn)，與卡盤等夾具使用性相比，專用夾具應(yīng)用范圍更加廣泛。

三爪卡盤通常被稱為三爪自定心卡盤，它可以根據(jù)加工工件裝夾部分的圓周確定工件的回轉(zhuǎn)中心，但它的自定心精度不是太高。可以根據(jù)不同場(chǎng)合進(jìn)行使用，一般在精加工車削、磨削過程及使用萬能分度頭銑削工件精度要求比較高情況下，選用裝夾精度比較高的三爪卡盤進(jìn)行裝夾。在粗加工車削和沒有形位精度要求的磨削、銑削等加工中，一般會(huì)選用裝夾精度相對(duì)低的三爪卡盤。

本文盤類零件采用三爪卡盤裝夾，利用外六角扳手將其松開，將零件裝上并將其夾緊，在此過程中需要用百分表不斷的測(cè)量，使其與機(jī)床同軸。這樣可以避免加工誤差，導(dǎo)致后面加工零件不合格。

2.6?裝夾注意事項(xiàng)

（1）?設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算的基準(zhǔn)要統(tǒng)一。

（2）?要盡可能減少裝夾次數(shù)，如果一次定位就能加工出全部待加工表面，盡量一次性完成。

（3）?夾具在選擇和定位時(shí)，夾緊機(jī)構(gòu)不能影響加工中的走刀路線，如生產(chǎn)過程中發(fā)生碰撞可以采用虎鉗或者是加底板抽螺絲的方式裝夾。裝夾時(shí)要注意平面度、平行度等形位公差要求。

3?盤類零件數(shù)控加工程序

工件對(duì)刀操作及完成加工：

（1）?打開數(shù)控機(jī)床按下按鍵使刀架臺(tái)沿著Z軸移動(dòng)，在手搖或手動(dòng)的模式下，將刀移動(dòng)到靠近工件的安全位置。

（2）?按下主軸正轉(zhuǎn)按鍵，將刀具移動(dòng)到工件附近點(diǎn)，選擇合適的進(jìn)給倍率，使刀具慢慢觸碰工件端面。

（3）?然后將刀具沿著X軸退出到合適的位置，按下主軸暫停鍵，在此過程中Z軸保持不變。

（4）?按下刀具表鍵進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定頁面，輸入Z0按下測(cè)量按鍵，刀具Z軸方向?qū)Φ督Y(jié)束。

（5）?在按下主軸正轉(zhuǎn)按鍵，將刀具移動(dòng)到工件附近點(diǎn)，選擇合適的進(jìn)給倍率，使刀具輕輕觸工件外圓，將刀具沿著Z軸方向退刀，到合適的位置按下主軸暫停按鍵。在此過程中X軸坐標(biāo)保持不變。

（6）?測(cè)量剛剛對(duì)刀處的外圓直徑并且記錄下來，在刀具表中輸入該數(shù)值，按下測(cè)量按鍵，刀具X軸方向的對(duì)刀結(jié)束。

（7）?最后刀具完成對(duì)刀，如果還有其他刀具則依次按同樣的方法對(duì)刀，最后將其加工。

4?結(jié)論

本文主要對(duì)盤類零件的加工特點(diǎn)進(jìn)行工藝分析，結(jié)合數(shù)控車床車削加工工藝和編程方法的分析，目的在于提高加工工藝的效率和精度。在實(shí)際的盤類零件加工工藝中，加工情況較為復(fù)雜，盤類種類較多，因此在進(jìn)行加工時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況和加工條件靈活應(yīng)用，還要對(duì)加工中出現(xiàn)的問題作出具體分析，保質(zhì)完成盤類零件加工工作，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

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