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數(shù)控車削加工工藝
數(shù)控車削加工工藝
摘要：數(shù)控車床的使用的目的是加工出合格的零件,但合格零件的加工必須要依靠制定合理的加工工藝。本文針對當(dāng)前數(shù)控車床使用者的工藝分析的不合理來進(jìn)行對比,講述合理的工藝分析的順序問題。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 車削加工工藝 工藝分析
一、問題的提出
數(shù)控車削加工主要包括工藝分析、程序編制、裝刀、裝工件、對刀、粗加工、半精加工、精加工。而數(shù)控車削的工藝分析是數(shù)控車削加工順利完成的保障。
數(shù)控車削加工工藝是采用數(shù)控車床加工零件時所運用的方法和技術(shù)手段的總和。主要內(nèi)容包括以下幾個方面:
(一)選擇確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容;(二)對零件圖進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析;(三)工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計;(四)切削用量選擇;(五)工序、工步的設(shè)計;(六)加工軌跡的計算和優(yōu)化;(七)編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。
但是分析了上述的順序之后,發(fā)現(xiàn)有點不妥。因為整個零件的工序、工步的設(shè)計是工藝分析這一環(huán)節(jié)中最重要的一部分內(nèi)容。工序、工步的設(shè)計直接關(guān)系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。設(shè)計不合理將直接導(dǎo)致零件的形位公差達(dá)不到要求，導(dǎo)致產(chǎn)生次品。
二、分析問題
數(shù)控車床的使用者的操作水平較高,能夠獨立解決很多操作難題,但理論水平不是很高,這是造成工藝分析順序不合理的主要原因， 造成工藝分析順序不合理的另一個原因是企業(yè)的工量具設(shè)備不足。
三、解決問題
筆者認(rèn)為合理的工藝分析步驟應(yīng)該是:
(一)選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容;(二)對零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析;(三)工序、工步的設(shè)計;(四)工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計;(五)切削用量選擇; (六)加工軌跡的計算和優(yōu)化;(七)編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。 本文主要對二、三、四、五三個步驟進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
(一)零件圖分析
零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性,選擇工藝基準(zhǔn)。
1.選擇基準(zhǔn)
零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床的加工特點,以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程,又有利于設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和編程原點的統(tǒng)一。
2.節(jié)點坐標(biāo)計算
在手工編程時,要計算每個節(jié)點坐標(biāo)。在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。
3.精度和技術(shù)要求分析
對被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析,是零件工藝性分析的重要內(nèi)容,只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上,才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。
(二)工序、工步的設(shè)計
1.工序劃分的原則
(1)保持精度原則。工序一般要求盡可能地集中,粗、精加工通常會在一次裝夾中全部完成。 為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響,則應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。
(2)提高生產(chǎn)效率原則。為減少換刀次數(shù),節(jié)省換刀時間,提高生產(chǎn)效率,應(yīng)將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后,再換另一把刀來加工其他部位,同時應(yīng)盡量減少空行程。
2.確定加工順序
(1)先粗后精。按照粗車半精車精車的順序進(jìn)行,逐步提高加工精度。
(2)先近后遠(yuǎn)。離對刀點近的部位先加工,離對刀點遠(yuǎn)的部位后加工,以便縮短刀具移動距離,減少空行程時間。
(3)內(nèi)外交叉。對既有內(nèi)表面又有外表面需加工的零件,應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面的粗加工,后進(jìn)行內(nèi)外表面的精加工。
(4)基面先行。作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來,定位基準(zhǔn)的表面越精確,裝夾誤差越小。
(三)夾具和刀具的選擇
1.工件的裝夾與定位
數(shù)控車削加工中盡可能一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面,盡量減少裝夾次數(shù),以保證加工精度。對于軸類零件,通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn);對于套類零件,則以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪自動定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動及氣動夾具外,還有多種通用性較好的專用夾具。操作時應(yīng)合理選擇 。
2.刀具選擇
刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外,還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大,能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下,采用盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命,提高生產(chǎn)率的有效措施。數(shù)控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。
(四)切削用量選擇
數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速S(或切削速度υ)及進(jìn)給速度F(或進(jìn)給量f )。
切削用量的選擇原則,合理選用切削用量對提高數(shù)控車床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。確定數(shù)控車床的切削用量時一定要根據(jù)機床說明書中規(guī)定的要求,以及刀具的耐用度去選擇,也可結(jié)合實際經(jīng)驗采用類比法來確定。
一般的選擇原則是:粗車時,首先考慮在機床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap;其次選擇較大的進(jìn)給量f;最后再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個合適的切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數(shù),提高加工效率,增大進(jìn)給量有利于斷屑。
精車時,應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量,并在此基礎(chǔ)上盡量提高加工效率,因此宜選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量,盡可能地提高加工速度。主軸轉(zhuǎn)速S(r/min )可根據(jù)切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000/πD(D為工件或刀/具直徑 mm)計算得出,也可以查表或根據(jù)實踐經(jīng)驗確定。
三、結(jié) 語
數(shù)控機床作為一種高效率的設(shè)備,欲充分發(fā)揮其高性能、高精度和高自動化的特點,除了必須掌握機床的性能、特點及操作方法外,還應(yīng)在編程前進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析和確定合理的加工工藝,以得到最優(yōu)的加工方案。
參考文獻(xiàn)：
[1]《數(shù)控車削加工工藝性分析》.周鵬.《消費導(dǎo)刊·理論版》 2009年第1期
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