零件数控车削加工工艺分析

零件数控车削加工工艺分析

耿忠绪

山东工业职业学院   山东  淄博  256414 

摘要：数控车床加工零件是依据零件图的技术要求制定加工工艺方案，再用规定的程序格式和代码编写相应的数控程序，由数控程序控制机床移动部件的运动完成零件的加工。数控程序依据零件图上各节点的坐标进行编制，各节点坐标位置根据相应刀具所建立工件坐标系的空间方位确定。

关键词：数控车床；车削加工；零件生产

1.概述

1.1背景分析

随着科学的进步与发展，制造业领域对机械零件的精度要求越来越高，普通车削加工逐渐难以满足现代制造业的发展需求，而随着数控车床在整个制造业领域的广泛应用，为制造业机械零件加工带来了生机。数控车床的种类繁多，一般可分为简易数控车床、经济型数控车床、多功能数控车床、高精度数控车床、高效率数控车床、车削中心，在实际生产中广泛使用经济型数控车床。数控车床的主要加工内容包括内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹等表面加工以及钻孔、扩孔、铰孔和切槽。数控机床加工精度较高、加工效率高、通用性强，能够满足用户个性化需求，对产品试制、小批量生产独具特点，因此对于形状较复杂、加工精度要求较高的轴类和盘类零件可优先选择数控车床进行机械加工。文章以典型传动轴为例探讨数控车削加工工艺设计与仿真加工过程，如图１所示。

图１　传动轴零件图

1.2数控车削加工的基本原理和特点

数控机床是一种高度自动化、高效率的机床，在航空、造船、电子、军工、模具等领域被广泛应用。数控机床的各种运动类型包括基本运动、主轴旋转、自动换刀、进给运动、喷切削液等，需要进行详细的研究以更准确地分析加工过程的能耗特性。其中基本运动即为机床待机状态时机床所做的运动，此运动一直存在于数控车床的整个加工过程中；喷冷却液和自动换刀等属于机床辅助运动；主轴旋转与进给运动存在于机床空载阶段和材料切削阶段中。粗车加工过程数控车床的几个阶段分为：（1）机床启动阶段，机床基本运动开始；（2）待机阶段；（3）自动换刀及快速定位（进刀）阶段，配备合适刀具，并使刀具到达初始加工位置；（4）主轴启动阶段，此时将主轴由静止加速至500r/min；（5）机床空载阶段，此时主轴转速保持恒定，机床还未进行切削加工工作；（6）材料切削阶段（粗车外圆）；（7）机床空载阶段。

2.零件数控车削加工工艺

2.1制定加工方案

制定加工方案是数控车削加工工艺的重要环节。在制定加工方案时，需要考虑以下几个方面：

a.确定加工方案

根据加工图样分析的结果，确定加工方案。加工方案应包括加工顺序、加工路线、工步划分等内容。在确定加工方案时，应遵循先粗后精、先内后外等原则，合理安排加工顺序，以提高加工效率和零件质量。例如，对于一个复杂的轴类零件，我们可以先进行粗车加工，再进行精车加工，最后进行螺纹加工。

b.确定装夹方案

装夹方案是保证零件加工精度和加工效率的关键。在确定装夹方案时，需要考虑工件的装夹方式、装夹基准、装夹精度等因素。装夹方案应确保工件在加工过程中的稳定性和准确性。例如，我们可以选择使用三爪卡盘进行装夹，以保证工件在加工过程中的稳定。

c.确定刀具选择

刀具的选择对零件的加工质量和加工效率具有重要影响。在确定刀具选择时，需要考虑刀具的类型、规格、材质、磨损极限等因素。应根据工件的材料、加工部位、加工要求等因素，选择合适的刀具。

d.切削用量的确定

切削用量是影响数控车削加工质量和效率的重要因素。在确定切削用量时，需要考虑切削速度、进给速度、切削深度等因素。应根据工件的材料、加工部位、加工要求等因素，合理选择切削用量。例如，对于粗车加工，我们可以选择较大的切削深度和进给速度，以提高加工效率；而对于精车加工，我们需要选择较小的切削深度和进给速度，以保证加工质量。

e.加工方案的优化

在确定加工方案后，我们需要对方案进行优化，以进一步提高加工效率和加工质量。优化的方法可以包括调整加工顺序、加工路线、工步划分，选择合适的刀具，合理确定切削用量等。例如，我们可以通过优化加工路线，减少加工过程中的空行程，从而提高加工效率。

2.2数值计算

数值计算是数控车削加工工艺的重要组成部分。在数值计算过程中，需要根据加工方案和刀具参数，计算加工轨迹、刀具补偿、加工参数等内容。数值计算的准确性直接影响到加工质量和效率。

数值计算的过程包括加工轨迹的计算、刀具补偿的计算、加工参数的计算等。加工轨迹的计算是根据加工方案和刀具参数，计算出刀具在加工过程中的运动轨迹。刀具补偿的计算是为了补偿刀具在加工过程中的磨损和偏移，保证加工精度。加工参数的计算是为了确定加工过程中的切削速度、进给速度、切削深度等参数。

2.3编写数控加工程序

数控加工程序是数控车削加工的指令集合，是实现加工过程自动化的关键。在编写数控加工程序时，需要根据加工方案、刀具参数、数值计算结果等因素，编写合理的加工程序。编写过程中应遵循数控机床的编程规范，确保程序的正确性和可靠性。

编写数控加工程序的过程包括选择合适的数控系统、编写加工程序、程序的优化和调试等。选择合适的数控系统是为了保证程序的正确性和可靠性，编写加工程序是根据加工方案和刀具参数，编写出具体的加工指令。程序的优化和调试是为了提高加工效率和加工质量，减少加工过程中的错误和故障。

2.4加工试验与优化

在编写完数控加工程序后，需要进行加工试验，观察加工过程和加工质量，以便发现潜在的问题并进行优化。加工试验与优化是保证零件加工质量的重要环节。

加工试验的过程包括对加工过程的观察、对加工质量的检测、对加工效率的评估等。通过对加工过程的观察，我们可以发现加工过程中的问题，如振动、噪音、过热等，并进行优化。通过对加工质量的检测，我们可以发现加工质量的问题，如尺寸超差、表面粗糙度超差等，并进行优化。通过对加工效率的评估，可以发现加工效率的问题，如加工时间过长、加工过程中的浪费等，并进行优化。

3.数控车削加工的现状和发展趋势

在机床装备建模的基础上，一些学者对机床装备节能技术进行了广泛的研究。机床装备的节能优化可从机床使用管理节能、技术节能两方面着手。在机床管理节能方面，可从车间调度、车间布局、避免机床频繁启停等方面进行机床节能优化。在机床技术节能方面，又可进一步细分为机床设计阶段节能和使用阶段节能。其中，轻量化设计和选用节能型部件是两种最为常见的机床设计阶段节能技术，对于机床使用阶段，可从加工工艺顺序、切削刀具路径、加工工艺参数等方面进行节能优化。

结语

数控车削加工内容包括车外圆、端面、车内孔、切槽、车螺纹等，主要加工回转体零件。传动轴数控车削加工时，需要仔细分析零件图、综合考虑零件配合情况和加工情形，预防发生废品，有必要借助仿真软件进行模拟加工，提高数控车削加工效率。

参考文献

[1]王岗,魏同学,王东旭,等.基于数控车削加工的复杂薄壁件工艺方案设计[J].锻压装备与制造技术,2021,56(02):116-119.

[2]白荣涛.关于数控车削加工技术的教学指导与研究[J].内燃机与配件,2021,(08):247-248.