求毕业设计：数控加工工艺的程序设计

谈谈数控车削加工中的几个工艺问题
[摘要]本文对数控车削加工中工序的划分、刀位点、可转位刀具刀片形状的选择、分层切削时刀具终止位置、“让刀” 时刀补值、切槽时走刀路线的确定和断屑等几个工艺问题进行了探讨，并提出了解决方案。
[关键词]数控车削工艺 加工质量 生产效率

数控车削是数控加工中最广泛的加工方法之一，同常规加工方法相比，加工效率和加工精度更高，可加工出形状更为复杂的零件。要充分发挥数控机床的这一特点，须在编程之前对工件进行工艺分析，根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要因素。笔者现从生产实践出发，对数控车削加工中常见的工艺问题略作探讨。

1.数控加工工序的划分

在数控机床上加工零件，工序比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序，常用的工序划分原则有两种：保证精度原则；提高生产效率的原则。

2.车刀刀位点的选择

在数控加工中，刀位点的选择一般遵循以下规则：立铣刀和端铣刀的刀位点应是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球头的球心；钻头的刀位点应是钻尖；车刀应是假想刀尖或刀尖圆弧中心。
在数控车削中，从理论上讲可选择刀具上任意一点作为刀位点，但为了方便编程和保证加工精度，刀位点的选择有一定的要求和技巧，因此在选择刀具刀位点时还应注意这些要求和技巧。

3.可转位刀具刀片形状的选择

数控车削中广泛采用机夹可转位刀具，它是提高数控加工生产率，保证产品质量的重要手段。可转位车刀刀片种类繁多，使用最广的是菱形刀片，其次是三角形刀片、圆形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形锐角不同有80°、55 °和35°三类。
80°菱形刀片有两种刀尖角。100°刀尖角它的两个刀尖强度高，一般用于75°车刀，用于粗车外圆、端面。80°刀尖角的两个刀刃强度较高，不用换刀即可加工端面或外圆，也用于加工台阶孔的内孔车刀。同时，这种刀片的可夹固性好，定位方式可靠，且刀尖位置精度仅与刀片本身的外形尺寸精度相关，转位精度较高，适合数控车削。
35°菱形刀片因其刀尖角小，干涉现象少，多用于车削工件的复杂型面或开挖沟槽。

4.分层切削时刀具的终止位置

当某外圆表面的加工余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始要注意防止走刀至终点时背吃刀量的突增。如设以 90°主偏角的刀具分层车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e (e=0.05)。如果 e=0，即每一刀都终止在同一轴向位置上，车刀主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。如分层切削时的终止位置作出层层递退的安排，有利于延长粗加工刀具的使用寿命。

5.“让刀” 时刀补值的确定

对于薄壁工件，尤其是难切削材料的薄壁工件，切削时“让刀” 现象严重，导致所车削工件尺寸发生变化，一般是外圆变大，内孔变小。“让刀” 主要是由工件加工时的弹性变形引起，“让刀” 程度与切削时的背吃刀量密切相关。采用“等背吃刀深度法”，用刀补值作小范围调整，以减少“让刀”对加工精度的影响。

6.切槽的走刀路线

较深的槽型，在数控车床上常用切槽刀加工，如果刀宽等于要求加工的槽宽，则切槽刀一次切槽到位，若以较窄的切槽刀加工较宽的槽型，则应分多次切入。合理的切削路线是：先切中间，再切左右。因为刀刃两侧的圆角半径通常小于工件槽底和侧壁的转接圆角半径，左右两刀切下时，当刀具接近槽底，需要各走一段圆弧。如果中间的一刀不提前切削，就不能为这两段圆弧的走刀创造必要的条件。即使刀刃两侧圆角半径与工件槽底两侧的圆角半径一致，仍以中间先切一刀为好，因这一刀切下时，刀刃两侧的负荷是均等的，后面的两刀，一刀是左侧负荷重，一刀是右侧负荷重，刀具的磨损还是均匀的。机夹式的切槽刀不宜安排横走刀，只宜直切。

7.车削时的断屑问题

数控车削是自动化加工，如果刀具的断屑性能太差，将严重妨碍加工的正常进行。为解决这一问题，首先应尽量提高刀具本身的断屑性能；其次应合理选择刀具的切削用量，在切削用量参数中，对断屑影响最大的是进给量，其次是背吃刀量。进给量增大可使切屑厚度增加，在切屑受卷曲或碰撞时较易折断，避免产生妨碍加工正常进行的条带形切屑。数控车削中，如果断屑不理想，必要时可在程序中安排暂停，强迫断屑；还可以使用断屑台来加强断屑效果。使用上压式的机夹可转位刀片时，可用压板同时将断屑台和刀片一起压紧；车内孔时，则可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。

8.小结

由于数控车削加工过程是自动连续进行的，不能像传统加工时操作者可以适时地进行调整（如车削中的断屑），所以在数控编程时，必须认真分析加工过程中的每一个细小环节，制定更为详尽的数控车削加工工艺方案，其工艺方案的好坏将直接影响机床效率的发挥和零件的加工质量。

参考文献
[1]关颖.数控车床[M].辽宁科学技术出版社，2005

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