【正文】 要求粗車刀具強(qiáng)度高、耐用度好；精車首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。（1）對刀具、刀座的要求數(shù)控車床常用的刀具如圖18所示。② 徑—軸向退刀方式，適用于切槽等加工的退刀，這種退刀方式是刀具先徑向垂直退刀，到達(dá)指定位置時(shí)再軸向退刀。根據(jù)刀具加工零件部件的不同，退刀的路線確定方式也不同，數(shù)控車床加工中常見有3種退刀方式。圖17 不同粗車進(jìn)給路線示意（5）退刀路線的確定 數(shù)控機(jī)床加工過程中，為了提高加工效率，刀具從起始點(diǎn)或換刀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到接近工件部位，以及加工完成后退回起始點(diǎn)或換刀點(diǎn)，是以快速運(yùn)動(dòng)方式完成的。通過分析和判斷，按矩形循環(huán)軌跡加工的進(jìn)給路線的長度總和最短，因此，在同等條件下，其切削所需時(shí)間（不含空行程）最短，刀具的損耗最小。 （4）確定最短的切削進(jìn)給路線 選擇最短的切削進(jìn)給路線，直接縮短加工時(shí)間，可提高生產(chǎn)率，降低刀具磨損，因此，在安排粗加工或半精加工切削路線時(shí)，應(yīng)綜合考慮被加工工件的剛性和加工的工藝性等要求，制定最短的切削路線。圖16 車螺紋時(shí)軸向進(jìn)給距離（3）確定最短的空行程路線 確定最短的空行程路線，可以節(jié)省整個(gè)加工過程的執(zhí)行時(shí)間?？紤]到刀具從停止?fàn)顟B(tài)加速到指定的進(jìn)給速度或從指定的進(jìn)給速度降至零時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)過渡過程，因此，刀具沿軸向進(jìn)給的加工路線長度，除保證螺紋加工的長度外，還應(yīng)增加δ1（2～5 mm）的刀具引入距離和δ2（1～2 mm）的刀具切出距離，如圖16所示，以便保證螺紋切削時(shí)，在升速完成后才使刀具接觸工件，在刀具離開工件后再開始降速。圖15 鑄鍛件毛坯零件循環(huán)切除余量（2）刀具的切入、切出 在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，要安排好刀具的切入、切出路線，盡量使刀具沿輪廓的切線方向切入、切出，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等。循環(huán)去除余量的方式是刀具軌跡按工件輪廓線運(yùn)動(dòng)，逐漸逼近圖紙尺寸。 圖13 軸套類零件循環(huán)切除余量 圖14 盤類零件循環(huán)切除余量c鑄鍛類零件。b盤類零件。a軸類零件。 圖12 大余量毛坯的切削進(jìn)給路線②分層切削時(shí)刀具的終止位置 當(dāng)某表面的余量較多需分層多次走刀切削時(shí)，從第二刀開始就要注意防止走刀到終點(diǎn)時(shí)切削深度的猛增。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。 （1）加工路線與加工余量的關(guān)系 在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。6．?dāng)?shù)控車削加工路線的確定 加工路線的確定首先必須保持被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡單、走刀路線盡量短、效率較高等。(5）保證工件加工剛度原則在一道工序中需要進(jìn)行多工序加工時(shí)，應(yīng)先安排加工對零件剛性破壞較大的工步，以保證零件剛度要求，因此應(yīng)先加工與裝夾部位較遠(yuǎn)和后續(xù)加工中受力較小的部位，零件中剛性較差且在后續(xù)加工中受力較大部分在后面工步加工。例如軸類零件加工時(shí)，總是先加工中心孔，再以中心孔為精基準(zhǔn)加工外圓表面和端面。原因是控制內(nèi)表面的尺寸和形狀較困難,刀具剛性相應(yīng)較差,加上散熱條件差，刀尖的耐用度易受切削熱的影響而降低,以及在加工中清除切屑較困難等。 （3）先內(nèi)后外對既有內(nèi)表面(內(nèi)型、內(nèi)腔),又有外表面的零件,安排加工順序時(shí),應(yīng)先粗加工內(nèi)、外表面, 然后精加工內(nèi)、外表面。在一般情況下，特別是在粗加工時(shí)，通常安排離對刀點(diǎn)近的部位先加工，離對刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。這時(shí)，加工刀具的進(jìn)退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓， 以免因切削力突然變化而造成彈性變形， 致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等。其中，安排半精加工的目的是，當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時(shí)，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。在數(shù)控車床上加工零件，應(yīng)按工序集中的原則劃分工序，安排零件車削加工順序一般遵循下列原則： （1)先粗后精 為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時(shí)間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量去掉，同時(shí)盡量滿足精加工的余量均勻性要求。這類夾具適用于無尾座的卡盤式數(shù)控車床上。這類夾具在粗車時(shí)可以傳遞足夠大的轉(zhuǎn)距，以適應(yīng)于主軸的高速旋轉(zhuǎn)車削。①用于軸類零件的夾具 用于軸類工件的夾具有自動(dòng)夾緊撥動(dòng)卡盤、撥齒頂尖、三爪撥動(dòng)卡盤和快速可調(diào)萬能卡盤等。零件定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差對尺寸精度的影響。以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序，對于加工表面多而復(fù)雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（如內(nèi)形、外形、曲面、平面等）劃分成多道工序。如果工件剛性較好，或加工精度不高，可在一次裝夾中完成粗加工、半精加工工序。根據(jù)零件的加工精度、剛度、變形等因素來劃分工序時(shí)，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先粗后精。有同軸度要求的內(nèi)外圓柱面或外圓和端面之間有垂直度要求的，盡可能在一次裝夾中完成。以一次裝夾完成的加工內(nèi)容作為一道工序。這種方法適用于零件的待加工表面較多，機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間過長，加工程序的編制和檢查難度較大等情況。①按所用刀具劃分。3．?dāng)?shù)控車削加工工藝過程的擬定 （1）劃分工序的方法在數(shù)控機(jī)床上加工零件，應(yīng)按工序集中的原則劃分工序，在一次安裝下盡可能完成大部分甚至全部表面的加工，以提高生產(chǎn)效率。一般地，粗車的表面粗糙度Ra為25μm~ ，~，~（~）。 （4）表面粗糙度要求 表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇數(shù)控車床、刀具及確定切削用量的依據(jù)。（3）形狀和位置精度的要求 零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據(jù)。 （2）尺寸精度要求 分析零件圖樣尺寸精度的要求， 以判斷能否利用車削工藝達(dá)到，并確定控制尺寸精度的工藝方法。對于數(shù)控車削加工應(yīng)考慮以下幾方面： （1）構(gòu)成零件輪廓的幾何條件應(yīng)充分、完整 在車削加工中手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；在自動(dòng)編程時(shí)，要對構(gòu)成零件輪廓所有幾何元素進(jìn)行定義。此外，還要考慮現(xiàn)場生產(chǎn)條件、生產(chǎn)周期等情況。 （5）帶一些特殊類型螺紋的零件 傳統(tǒng)車床只能車等節(jié)距的直、錐面公、英制螺紋，數(shù)控車床不但能車任何等節(jié)距的直、錐和端面螺紋，而且能車增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過渡的螺紋和變徑螺紋。 （3）表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件 由于數(shù)控車床具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，部分車床數(shù)控裝置還有某些非圓曲線插補(bǔ)功能， 所以可以車削由任意直線和平面曲線組成的形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件和難以控制尺寸的零件。 （2）超精密、超低表面粗糙度的零件 磁盤、錄象機(jī)磁頭、激光打印機(jī)的多面反射體、復(fù)印機(jī)的回轉(zhuǎn)鼓、照相機(jī)等光學(xué)設(shè)備的 透鏡及其模具，以及隱形眼鏡等要求超高的輪廓精度和超低的表面粗糙度， 它們適合于在高精度、高功能的數(shù)控車床上加工。 （1）要求高的回轉(zhuǎn)體零件 ①精度要求高的零件 由于數(shù)控車床的剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償甚至自動(dòng)補(bǔ)償，所以它能夠加工尺寸精度要求高的零件。工藝制定得合理與否，對程序編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影響。通過數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。圖11 銷軸零件圖二、相關(guān)知識(shí) （一）數(shù)控車削加工工藝分析 數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車削適合于加工精度和表面粗糙度要求較高、輪廓形狀復(fù)雜或難于控制尺寸、 帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件。項(xiàng)目一 銷軸的數(shù)控加工【知識(shí)目標(biāo)】1．掌握數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的方法2．掌握外圓車刀、端面車刀、切槽/切斷刀的選用3．掌握車圓柱面、階臺(tái)、錐面的走刀路線設(shè)計(jì)4．了解切削用量的選擇5．了解數(shù)控車床坐標(biāo)系及編程坐標(biāo)系6．了解數(shù)控車床編程的特點(diǎn)7．掌握數(shù)控車編程指令（FST指令、G9G9G9G9GG4G4G00、G0G80、G81指令）8．掌握簡單軸類零件的數(shù)控加工程序【能力目標(biāo)】通過銷軸的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)、編程與加工的學(xué)習(xí)，具備編制外圓柱、錐面、臺(tái)階數(shù)控加工程序的能力，具備華中數(shù)控車床操作的能力。一、項(xiàng)目導(dǎo)入如圖11所示的銷軸零件，給定的毛坯φ35100mm的棒料,材料為鋁，要求分析零件的加工工藝、填寫工藝文件、編寫零件的加工程序，并進(jìn)行仿真加工，在數(shù)控車床上加工出合格的零件。本項(xiàng)目是一個(gè)典型的軸類零件，由于數(shù)控車床加工是受零件加工程序的控制，因此在數(shù)控車床或車削加工中心上加工零件時(shí)，首先要根據(jù)零件圖制定合理的工藝方案， 然后才能進(jìn)行編程、實(shí)際加工及零件測量檢驗(yàn)。數(shù)控車床主要用于加工軸類、 套類等回轉(zhuǎn)體零件。工藝分析是數(shù)控車削加工的前期工藝準(zhǔn)備工作。因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的特點(diǎn)，認(rèn)真而詳細(xì)地制定好零件的數(shù)控加工工藝。 ②表面粗糙度好的回轉(zhuǎn)體 因?yàn)閿?shù)控車床的剛性和制造精度高，還由于它具有恒線速度切削功能，因此數(shù)控車床能加工出表面粗糙度小的零件。超精加工的輪廓精度可達(dá) 。 （4）帶橫向加工的回轉(zhuǎn)體零件 帶有鍵槽或徑向孔，或端面有分布的孔系以及有曲面的盤套或軸類零件，如帶法蘭的軸套、帶有鍵槽或方頭的軸類零件等，這類零件宜選車削加工中心加工。但是有一些加工內(nèi)容不宜采用數(shù)控加工：需要較長時(shí)間占用車床調(diào)整的加工內(nèi)容；不能在一次安裝中完成加工的新型零件或者部位。 數(shù)控車削加工工藝性分析，就是要對加工對象進(jìn)行深入分析。因此在分析零件圖時(shí)應(yīng)注意： ①零件圖上是否漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響到零件輪廓的構(gòu)成； ②零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標(biāo)注不清，使編程無法下手； ③零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數(shù)學(xué)處理困難； ④零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床加工的特點(diǎn)，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。一般來說，粗車的尺寸公差等級為IT12~IT11，半精車為IT10~IT9，精車為IT8~IT7（外圓精度可達(dá)IT6）。加工時(shí)，要按照其要求確定零件的定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)，還可以根據(jù)數(shù)控車床的特殊需要進(jìn)行一些技術(shù)性處理，以便有效的控制零件的形狀和位置精度。例如，對表面粗造度要求較高的表面，應(yīng)選擇剛性好的機(jī)床并確定用恒線速度切削。（5）材料與熱處理要求 零件圖樣上給定的材料與熱處理要求，是選擇刀具、數(shù)控車床型號、確定切削用量的依據(jù)。工序劃分方法如下。為了減少換刀次數(shù)和空行程時(shí)間，可以將同一把刀具加工完零件上所有該刀具應(yīng)加工的表面后，再換第二把刀具。②按安裝次數(shù)劃分。這種方法適合于加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。③按粗、精加工劃分。這種劃分方法適用于加工后變形較大，需粗、精加工分開的零件，如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件類零件，粗加工后，應(yīng)擱置一段時(shí)間使內(nèi)應(yīng)力部分釋放或進(jìn)行去應(yīng)力退火后進(jìn)行半精加工和精加工。④按加工部位劃分。（2）確定零件裝夾方法 數(shù)控車床上零件安裝方法與普通車床一樣，要盡量選用已有的通用夾具裝夾，且應(yīng)注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次裝夾中能把零件上所有要加工表面都加工出來。 4．夾具選擇 數(shù)控車床多采用三爪自定心卡盤、尾座頂尖和液壓高速動(dòng)力卡盤等。數(shù)控車床加工軸類零件時(shí)，坯件裝夾在主軸頂尖和尾座頂尖之間，由主軸上的撥盤或撥齒頂尖帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 ②用于盤類零件的夾具用于盤類零件的夾具主要有可調(diào)卡爪式卡盤和快速可調(diào)卡盤。5．加工順序的確定 零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序，合理安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序，并解決好工序間的銜接問題，可以提高零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率，降低加工成本。當(dāng)粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進(jìn)行的半精加工和精加工。在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時(shí)， 其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。 （2) 先近后遠(yuǎn)加工，減少空行程時(shí)間 這里所說的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對于對刀點(diǎn)的距離大小而言的。對于車削加工，先近后遠(yuǎn)有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。加工內(nèi)、外表面時(shí),通常先加工內(nèi)型和內(nèi)腔,然后加工外表面。（4）基面先行 用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。上述原則并不是一成不變的，對于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案，如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質(zhì)量。(6)同一把車刀盡量連續(xù)加工原則在加工中盡量使用一把車刀把零件的所有加工部位連續(xù)加工出來，以減少換刀次數(shù)，縮短刀具移動(dòng)距離，特別在精加工時(shí)，同一表面一定要連續(xù)切削加工。因精加工的進(jìn)給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，因此確定進(jìn)給路線的工作重點(diǎn)是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則要注意程序的靈活安排。 ①對大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時(shí)的加工路線 圖12所示為車削大余量的兩種加工進(jìn)給路線，其中圖（a）所示的由“小”到“大”的切削方法，在同樣的背吃刀量的條件下，所剩余量過大；而按圖（b）所示由“大”到“小”的切削方法，則可保證每次的車削所留余量基本相等，因此，該方法切削大余量較為合理。③循環(huán)切除余量數(shù)控車削中應(yīng)根據(jù)毛坯類型和工件形狀確定切除余量的方法，以達(dá)到減少走刀次數(shù)，提高加工效率的目的。軸套類零件安排走刀的原則是軸向走刀、徑向進(jìn)刀，這樣可以減少走刀次數(shù)，如圖13所示。盤類零件安排走刀路線的原則是徑向走刀、軸向進(jìn)刀，與軸套類零件相反，如圖14所示。鑄鍛件毛坯形狀與加工零件形狀相似，留有較均勻的加工余量。這種方法實(shí)質(zhì)上是采用輪廓仿形車削的方式，如圖15所示。在車螺紋時(shí)，刀具沿軸向的進(jìn)給應(yīng)與工件旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格的速比關(guān)系。這樣可避免因車刀升降而影響螺距的穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)最短的空行程路線，除了依靠大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)善于分析，巧設(shè)起刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)，合理安排回零路線，必要時(shí)進(jìn)行一些簡單計(jì)算。圖17所示為粗車工件時(shí)3種不同的切削路線，其中圖（a）所示為利用數(shù)控車削系統(tǒng)