典型轴类零件的数控车加工工艺

　　在数控机床上加工零件，与普通机床有所不同，不仅要考虑夹具、刀具、切削用量等常规工艺的选择，更要考虑对刀点、编程原点等设置，在保证质量的前提下，尽可能提高机床的加工效率。

　　以图一所示的轴类零件为例，要在数控机床上完成此单个零件的车削，首先要进行工艺分析，确定工艺方案。

　　常见的工艺方案有两种，分别为表一和表二。

      表二

　　一、

　　1、车工件左端面

　　2、车工件左端外圆弧至工件总长的1/2处

　　3、车工件左端内腔

　　二、

　　1、车工件端面至总长尺寸

　　2、车工件外形与原外圆弧相接

　　3、车工件右端内腔

　　一、夹具和工件装夹方法的比较

　　比较两种工艺方案，在夹具选择方面，都选择了数控车床上的最通用的夹具——三爪卡盘。但是，方案一，除了使用卡盘，还采用了顶尖，为一夹一顶的方式，采用此方式，必须预先车削辅助夹套(如图);方案二，不需要辅助夹套，可省下车削夹套的材料和时间，但是，在调头装夹后，只装夹了工件的很短的一部分，对于像本例中比较细长的轴类零件的车削，存在装夹不安全的因素，并且由于装夹不可靠，还会引起工件同轴度的误差，造成废品。

　　因此，尽管方案一较为烦琐，但是，装夹可靠，并能保证此细长轴类零件的同轴度要求，在夹具的选用中，方案一较合适。

　　二、刀具的选择及对刀点、换刀点的位置。

　　1、刀具的选择

　　与普通机床相比，数控加工时对刀具提出了更高的要求，不仅要求刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好，同时要求安装调整方便，满足数控机床的高效率。本例中，两种方案采用了类似的刀具，分别为：

　　1号刀? 大偏角刀? 如图

　　2号刀? 镗刀

　　3号刀? 内切槽刀

　　4号刀? 内螺纹刀

　　5号刀? 外切槽刀

　　6号刀? 外螺纹刀

　　1号刀为大偏角刀，分别用来车削端面，外圆及圆弧，采用较大的副偏角，可以避免连圆弧时产生过切现象，但是在两种方案中，方案一中间连续的圆弧在一次车削中完成，能保证圆弧的光滑连接、方案二中间连续的圆弧通过调头车削来完成，接刀处会产生明显的接刀痕迹，相比方案一有所欠缺。

　　2号刀为镗刀，用于内孔的加工，由于工件的孔较深，且直径小，对于镗刀的要求较高，故采用了切削刃口(刀夹)位置在镗杆直径为1/2处这样处理，可增大镗杆的直径，从而提高镗刀的刚性。

　　3号刀内切槽刀、4号刀内螺纹刀、5号刀外切槽刀、6号刀外螺纹刀，方案相同。

　　2、对刀点、换刀点的位置。

　　工件装夹方式确定后，即可通过确定工件原点来确定工件坐标系。如果要运行这一程序来加工工件，必须确定刀具在工件坐标系开始运动的起点。程序起始点或起刀点一般通过对刀来确定，所以，该点又称为对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：(1)便于数值处理和简化程序编制;(2)易于找正并在加工过程中便于查找;(3)引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具或机床上。在本例中，两个方案均运用了工件右端面与轴线的交点作为对刀点，完全符合对刀点的设置原则，对刀点都处理的较好。而换刀点的选择，以换刀时不碰工件或其他部件为准，两方案均选在了离对刀点x、z方向分别为100，100的位置，处理也较好，纵观夹具和刀具的选择，方案一的方法对于保证零件精度较为有利，方案二容易造成装夹不安全，同轴度严重超重，外圆弧接入处痕迹明显等问题，较难达到零件加工要求。因此，采用方案一较合适。

　　三、切削用量的确定。

　　数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度;并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。

　　1、主轴转速的确定

　　主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为铝件，刀具材料为高建工具钢，粗加工选择转速600r/min,精加工选择800r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车400 r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用200 r/min更稳妥。

　　2、进给速度的确定

　　进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，应选择较低的进给速度，得出下表

　　3、背吃刀量确定

　　背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的选择大致为

　　粗 精

　　总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。