数控加工工艺的分析与处理

数控加工工艺的分析和处理
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专业：机械加工与自动化
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前言：
数控加工作为一种先进的加工方法, 被广泛地用于航空工业、舰船工业以及电子工业等高精度、复杂零件的加工生产。

在数控加工中，影响数控加工质量的因素很多，即工艺系统中的各组成部分，包括机床、刀具、夹具的制造误差、安装误差以及刀具使用中的磨损等都直接影响工件的加工精度。

也就是说，在加工过程中整个工艺系统会产生各种误差，从而改变刀具和工件在切削运动过程中的相互位置关系而影响零件的加工精度及质量。

摘要
从加工工艺角度论述了提高数控加工精度，表面加工质量的解决措施，只在提高数控加工质量，利于更高效的使用数控机床，提高数控车床质量，第一要合理考虑工艺因素；第二要掌握数控车床的三大操作技巧，即一刀多尖、刀具圆弧半径补偿和刀具磨损参数的有效运用。

浅谈提高数控车床加工质量的措施
一：机床的合理选择
数控加工在中国制造业中已经有了较长的使用时间，虽然有严格的数控机床操作规范、良好的机床维护保养，但是其本身的精度损失是不可避免的。

为了控制产品的加工质量，我们定期对数控设备进行检测维修，明确每台设备的加工精度，明确每台设备的加工任务。

对于大批量成批生产的零件加工工厂，应严格区分粗、精加工的设备使用，因为粗加工时追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度，精加工则相反，要求高的加工精度。

而粗加工时对设备的精度损害是最严重的，因此我们将使用年限较长、精度最差的设备定为专用的粗加工设备，新设备和精度好的设备定为精加工设备，做到对现有设备资源的合理搭配、明确分工，将机床对加工质量的影响降到了最低，同时又保护了昂贵的数控设备，延长了设备的寿命。

二：图纸分析
1确定正确的加工工艺方案
（1）合理实际切入切出路线。

在数控机床上加工零件时，为减少接到痕迹，保证轮廓的表面质量，对刀具的切入和切除的程序要仔细设计。

刀具
的切入切点要沿零件周边外延，以保证工件的轮廓光滑，如刀具沿零
件轮廓直接垂直切入零件，将在零件的外形上留下明显的痕迹，刀具
要沿零件轮廓的法线切入和切除。

在轮廓加工过程中应避免进给停顿，
否则由于切削力的变化也会产生刀痕，刀具切入过程一般需要采取较
小的进给速度，为提高切削效率。

切入时从一个切削层换到另一个切
削层，比切除后在突然切入好，这样可以保证恒定的切削参数，包括
切削速度，进给量与切削速度的一致性，要尽量的提高毛培的成型精
度，使表面加工余量均匀。

（2）例如
制定加工顺序一般遵循下列原则：
（1）先粗后精。

按照粗车半精车精车的顺序进行，逐步提高加工精度。

（2）先近后远。

离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。

此外，先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。

（3）内外交叉。

对既有内表面又有外表面需加工的零件，应先进行内外表面的粗加工，后进行内外表面的精加工。

（4）基面先行。

用作精基准的表面应优先加工出来，定位基准的表面越精确，装夹误差越小。

2.选择正确的切削加工方式
（1）车削圆钢类零件时尽量使用同一把刀车削不同的外圆，以减少接到痕迹。

一般，应避免车削非连续表面是；要注意选择合适大小的主偏角
和副偏角，以避免刀具的干涉而产生刀痕。

此类零件的圆弧表面加工
时应选取较小的偏角，并将刀尖倒成圆角，圆角半径应小于表面的半
径。

三：编程
1．数控车床的编程总原则是先粗后精、先进后远、先内后外、程序段最少、走刀路线最短，编程时常取零件要求尺寸的中值作为编程尺寸依
据。

如果遇到比机床所规定的最小编程单位还要小的数值时，应尽量
向其最大实体尺寸靠拢并圆整。

2．如图
O1234
G40G97G99M3S800M25 T0101
GOX80.Z80.
Z5.
X0Z3.
G1Z0F0.03
G03X10.Z-10.R10.F0.02 GO1X48.
Z-70.
X60.
Z-91.
X62.
GOX80.Z50.
T0202
GOX50Z-50.
G01X43.F0.01
GO4U0.2
G01X49.
GOX80.Z50.
T0303
GOX49.0Z0
G92X47.1W-47.F2.0
X46.5
X45.9
X45.5
X45.4
GOX80.Z50.
M26
M05
M30
3．尺寸为0.026040φ+，则编程时写φ40.013.
4．编程时尽量符合各点重合的原则。

也就是说，编程的原点要和设计的基准、对刀点的位置尽量重合起来，减少由于基准不重合所带来的加
工误差。

在很多情况下，若图样上的尺寸基准与编程所需要的尺寸基
准不一致，故应首先将图样上的各个基准尺寸换算为编程坐标系中的
尺寸。

当需要掌握控制某些重要尺寸的允许变动量时，还要通过尺寸
链解算才能得到，然后才可进行下一步编程工作。

四：车刀
1. 刀具的选材和角度
刀具材料在切削中一方面受到高温，高压和剧烈的摩擦作用，要求其硬度高，耐磨性和耐热型好；另一方面又要求受到压力，冲击力和震动，要求强度和韧性足够，但是，强度和韧性的材料其硬度与耐磨性必然较差，反之亦然。

解决方法：
车刀的几何角度有主偏角、刀尖角、副偏角、刃倾角、前角、后角和副后角。

主偏角影响刀尖强度和切削层断面形状。

车削细长轴、薄壁套筒零件时，为了防止径向切削分力造成工件弯曲变形，主偏角应取大些（如90。

）；端面、台阶面车刀的主偏角取93。

左右为宜；对于一般工件粗车时主偏角为75。

时，刀具的强度和散热性能最好，宜选用。

刀尖角在螺纹车刀中是一个主要角度，作为成形刀具其刀尖角的大小直接决定牙型，对于普通螺纹车刀，刃倾角为10。

时，其刀尖角为59。

16‘圆弧半径r 由公式r ＝0.144p 计算（式中P 为螺距）。

副偏角对表面粗糙度影响最大，主、副偏角愈小，刀尖圆角半径愈大的车刀加工出的表面粗糙度愈细化。

切削用量
切削用量包括a 进给量f 和切削速度u ，其选择原则是：粗车时应该选一个尽可能大的切削深度a ，然后选择一个较大的进给量f ，最后在根据刀具允许的耐用度选一个合理的切削速度v ，而对于精车，因为精车工序直接决定工件的尺寸精度，形状精度和表面粗糙度，选择用量时要避免积屑减少残留面积，减少径向切削力Fy ，避免震动，所以切削深度和进给量要较少而切削速度要高。

例如
五．切削液的合理选用
切削液的主要作用是：冷却和润滑。

车削中常用的切削液是乳化液，浓度为5—25％；数控车床可以选用10号或20号机油为切削液；当有足够流量的切削液能完全冷却硬质合金刀具时，在车削钢等塑性材料时，以加冷却液为好；车铸铁、黄铜等脆性材料时，一般不加切削液，因为崩碎切屑与切削液混在一起容易阻塞机床拖板的运动；用高速钢刀具切削钢等塑性金属时，要加切削液。

六．工件装夹与切削。

（1）工件装夹方法的合理选择
除一般轴类零件用三爪自定心卡盘直接装夹外，对于一些特殊零件，必须合理选择装夹方法，否则对零件的加工质量将带来负面影响，不能发挥数控车床高精度加工的优越性。

例如：细长轴零件在车削时，由于工件散热条件差，温升高，轴向因热变形造成较大的伸长量，如果用“一夹一顶”方法装夹，尾座顶尖就不能用固定顶尖，否则细长轴易产生弯曲变形，科学合理的装夹方法是改用弹性活动顶尖顶轴的右端，并且卡爪部位用钢丝过渡夹紧，另外，在中间可以安装中心架或跟刀架，在跟刀架的支承爪调整中其压紧力要适度，如果有间隙则达不到提高工件刚性的目的，如果压紧力过大，则细长轴加工后，表面必会呈现“竹节”状口］，影响圆柱度。

车薄壁工件时为了防止径同夹紧力引起工件变形，可以采用轴向夹紧、开口环过渡夹紧或用软爪夹紧的方法，另外可以在一端预先留较厚的工艺凸缘用来装夹，待套筒加工完毕后再切除工艺凸缘。

车削曲轴时可以在中间搭一个中心架来提高工件的刚度，以防因切削力而引起变形。

（3）切削技巧
一刀多尖的运用
“一刀多尖”的运用技巧所谓“一刀多尖”，是指一把车刀在一道工序中利用它的多个刀尖来加工不同的工件表面，当多把车刀使用并编程。

如1号位车刀刀号为T01，其中一个刀尖车外圆，另一个刀尖车端面，车外圆刀尖对刀数值输入到偏置号“T0005”中，则外圆车刀编程时用“T0105”指令；车端面刀尖对刀数值输入到偏置号“T0006”中，则端面车刀编程时指令为“T0106”，可见一
把车刀可同时充当两把车刀使用，可以间接扩充数控车床的刀库容量，且刀具角度比较好选择。

刀尖圆径的功能的运用
数控车床的数控系统目前正在推广“刀尖圆弧半径补偿”功能，刀具在切削过程中会出现磨损，其刀尖点为空间的一个虚点，数控编程时是以这个虚点轨迹来编程的，而实际切削圆弧表面时，刀具实际切削点为刀尖圆弧上各实际分布点，必然会造成一边多切，另一边少切的现象，而运用刀尖圆弧补偿功能（即G41,G42,G40）进行运算，始终保证当前刀尖点是刀具圆弧与理论圆弧轮廓的切点，此功能在数控车床上运用简单有效，其操作要点是测量刀尖圆弧半径值，确定刀尖方位号，一次性在刀补表里对应输入，编程时在精车程序段起点之前和终点之后的程序段中用G41和G42建立刀具圆弧补偿功能，并要求在所在程序段中必须使用G01指令，否则H1无效。

刀具磨损的合理运用
不管是成批大量生产还是单件小批量生产，数控车床加工工件时必须有一个加工试件（单件生产为正式件）的过程。

如何快速而准确地保证加工尺寸精度，现在在数控车床系统中增设了刀具磨损的补偿功能（有些老式系统在刀具偏置中用增减参数的方法实现），能够很有效地实现工件尺寸的快速调例如在同一零件
上要加工0
0.0320φ-.00.0424φ-。

00.0326φ-。

00.0428φ-尺寸，首先编程、试切、对刀，如果
一次连续自动加工，势必因工艺系统误差或测量误差导致工件报废，而有效的步骤是：首先设定某一磨损量如0.600，然后正常加工，待加工完毕后，取消磨损值，设定为O ，逐段精密测量，则每段理论直径相应增加0.600，与实际测量尺寸比较，如果偏大，则将相应的程序段指令的x 值减小相应的增量值，反之亦 然再精车时，轴径直径对中率极高。

轴向磨损量的运用亦然。

结束语
本文从加工工艺的角度探究了提高数控加工质量的一系列方法，并且在实际加工中到到了验证，为数控加工工艺人员提供了一些解决问题的参考方案，有助于更高效的利用数控机床。