典型轴类零件的数控车加工工艺

1、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。表一序号工序名称及加工程序号工艺简图（标明定位、装夹位置）（标明程序原点和对刀点）工序号及内容刀具号备注1车工件右端内腔及车外圆39*50（工艺要求）程序号O10011、钻孔2、车端面1#3、车外圆4、锁18孔2#5、螺纹内孔6、切内槽3#7、车内螺纹4#2车工件左端

2、外形各栏尺寸及内腔各孔尺寸程序号O20021、钻孔（接通）2、车总长1#3、车29*45外圆4、切外槽5#5、车外螺纹6#6、镗18孔2#7、镗20孔8、镗内锥孔3车30及外圆弧程序号O30031、 车30外圆1#三爪装夹处需用内螺纹专用夹套，右端用专用外螺纹闷头，顶持2、车34*30*10外锥3、车外圆弧表二一、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

3、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

4、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

5、、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

6、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

7、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

8、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，得出下表粗精外圆0.15min/r0.08min/r内孔0.05min/r0.04min/r槽0.04 min/r3、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外圆1.5-2(mm)0.2-0.4(mm)内孔1-1.5(mm)0.1-0.3(mm)螺纹随进刀次数依次减少槽根据刀宽，分两次进行总之，切削用量的

9、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。根据方案一，确定的加工程序为：工序一加工程序单O1001 系统类型（大森）备注G50 T5100Z100G0 T0101 S600 M03 F0.15 X100 X39 Z2G50 T5400G1 Z-50G0 T0404G0 X100 Z100 X21 Z5G50 T5200G92 X23 E-18 F1.5G0 T0202 S500 X23.4 X15 Z2 X23.8G71 P01 Q02 U-0.3 D1 X23.9N01 GO X27 X24 Z0G

10、0 X100 Z100G1 X22.5 Z-1.5G50 T5100 Z-20G0 T0101 X18M05 Z-40M30N02 X15G70 P01 Q02G0 X100 Z100G50 T5300G0 T0303 S400 F0.04 X21 Z-20G1 X24 Z-19G0 X21工序二加工程序单O2002 系统类型（大森）备注G50 T5100G50 T5400G0 T0101 S600 M03 F0.15G0 T0404 X42 Z2X29 Z5G71 P01 Q02 U0.3 D1G92 X26.4 Z-18 F1.5N01 G0 X24 S800 F0.08 X26 Z0 X

11、25.6G1 X26.8 Z-1.5 X25.3 Z-20 X25.05 X29G0 X100 Z100 Z-45G50 T5200 X35 Z-48G0 T0202N02 X42 X15 Z2G70 P01 Q02G71 P03 Q04 U-0.3 D1G0 X100 Z100N03 G0 X24G50 T5500 Z0G0 T0505 S400 F0.04G1 X22 Z-13 X30 Z-20 X20G1 X25 Z-27 Z-19 X18 X30 Z-42G0 Z-35N04 X15G1 X25G70 P03 Q04 Z-34G0 X100 Z100X30G50 T5100G0 X100 Z100G0 T0101M05M30工序三加工程序单O3003 系统类型（大森）备注G50 T5100G0 T0101 S600 M03 F0.15 X42 Z2G73 P01 Q02 U0.3 I4 D4N01 G0 X29 S800 F0.08 Z0G1 X