0 引言

理想的加工程序不僅應保證加工出符合圖樣的合格工件，同時(shí)應能使數控機床的功能得到合理的應用和充分的發(fā)揮。數控機床是一種高效率的自動(dòng)化設備，它的效率高于普通機床的2～3倍，要充分發(fā)揮數控機床的這一特點(diǎn)，必須在編程之前對工件進(jìn)行工藝分析，根據具體條件，選擇經(jīng)濟、合理的工藝方案。數控加工工藝考慮不周是影響數控機床加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及加工成本的重要因素。本文從生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，探討和總結一些數控車(chē)削過(guò)程中的工藝問(wèn)題。

1 數控加工工序的劃分

在數控機床上加工零件，工序比較集中，一次裝夾應盡可能完成全部工序，常用的工序劃分原則有以下兩種。

保證精度原則
數控加工具有工序集中的條件，粗、精加工常在一次裝夾中完成，以保證零件的加工精度，當熱變形和切削力變形對零件的加工精度影響較大時(shí)，應將粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行。

提高生產(chǎn)效率的原則
數控加工中，為減少換刀次數，節省換刀時(shí)間，應將需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來(lái)加工其它部位。同時(shí)應盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個(gè)部位時(shí)，應以最短的路線(xiàn)到達各加工部位。

實(shí)際生產(chǎn)中，數控加工常按刀具或加工表面劃分工序。

2 車(chē)刀刀位點(diǎn)的選擇

數控加工中，數控程序應描述出刀具相對于工件的運動(dòng)軌跡。在數控車(chē)削中，工件表面的形成取決于運動(dòng)著(zhù)的刀刃包絡(luò )線(xiàn)的位置和形狀，但在程序編制中，只需描述刀具系統上某一選定點(diǎn)的軌跡即可。刀具的刀位點(diǎn)即為在程序編制時(shí)，刀具上所選擇的代表刀具所在位置的點(diǎn)，程序所描述的加工軌跡即為該點(diǎn)的運動(dòng)軌跡。

在數控車(chē)削中，從理論上講可選擇刀具上任意一點(diǎn)作為刀位點(diǎn)，但為了方便編程和保證加工精度，刀位點(diǎn)的選擇有一定的要求和技巧。在數控加工中，刀位點(diǎn)的選擇一般遵循以下規則：立銑刀應是刀具軸線(xiàn)與刀具底面的交點(diǎn)：球頭銑刀是球頭的球心：鉆頭應是鉆尖：車(chē)刀應是假想刀尖或刀尖圓弧中心，刀具刀位點(diǎn)在選擇時(shí)應注意：

選擇刀具上能夠直接測量的點(diǎn)，刀位點(diǎn)與刀具長(cháng)度預調時(shí)的測定點(diǎn)應盡量一致：

在可能的情況下，刀位點(diǎn)應直接與精度要求較高的尺寸或難于測量的尺寸發(fā)生聯(lián)系：

所選擇的刀位點(diǎn)能使刀具極限位置直接體現于程序的運動(dòng)指令中：

編程人員應有習慣性的刀位點(diǎn)選擇方法，不宜多變：

所選定的刀位點(diǎn)，在刀具調整圖中應以圖形標示。

圖1 端槽刀刀位點(diǎn)的選擇

圖2 分層切削時(shí)刀具的終止位置

圖3 等背吃刀量試切法

如圖1所示端槽刀，采用刀具預調儀對刀時(shí)，測量P₁點(diǎn)比測量P₂點(diǎn)方便，所以選擇P₁為刀位點(diǎn)比P₂好，但若刀具位置的調整和補償是以試切法確定，而且環(huán)槽小圓的加工精度高于大圓精度，則選擇P₂為刀位點(diǎn)比P₁好。

3 分層切削時(shí)刀具的終止位置

當某外圓表面的加工余量較多需分層多次走刀切削時(shí)，從第二刀開(kāi)始要注意防止走刀至終點(diǎn)時(shí)背吃刀量的突增。如圖2所示，設以90°主偏角的刀具分層車(chē)削外圓，合理的安排應是每一刀的切削終點(diǎn)依次提前一小段距離e(e=0.05)。如果e=0，即每一刀都終止在同一軸向位置上，車(chē)刀主切削刃就可能受到瞬時(shí)的重負荷沖擊。如分層切削時(shí)的終止位置作出層層遞退的安排，有利于延長(cháng)粗加工刀具的使用壽命。

4 “讓刀”時(shí)刀補值的確定

對于薄壁工件，尤其是難切削材料的薄壁工件，切削時(shí)“讓刀”現象嚴重，導致所車(chē)削工件尺寸發(fā)生變化，一般是外圓變大，內孔變小。“讓刀”主要是由工件加工時(shí)的彈性變形引起，“讓刀”程度與切削時(shí)的背吃刀量密切相關(guān)。采用“等背吃刀深度法”，用刀補值作小范圍調整，以減少“讓刀”對加工精度的影響。如圖3所示，設欲加工的外圓尺寸為A，雙面余量為2t。試切削時(shí)，取t值的一半作為切削時(shí)的背吃刀量，試切削在該表面的全長(cháng)上進(jìn)行，試切削后，程序安排停車(chē)，測量該外圓尺寸是否等于A(yíng)+t，按出現的誤差大小調整刀具的刀補值，然后繼續運行程序，完成精加工走刀。由于精加工過(guò)程與試切削過(guò)程采用相同的背吃刀量和同樣的切削速度和進(jìn)給速度，切削抗力相同，工件相應的彈性變形相同，所輸入的刀補值剛好能抵消“讓刀”所產(chǎn)生的變形，保證車(chē)削工件的尺寸精度。

5 車(chē)削時(shí)的斷屑問(wèn)題

數控車(chē)削是自動(dòng)化加工，如果刀具的斷屑性能太差，將嚴重妨礙加工的正常進(jìn)行。為解決這一問(wèn)題，首先應盡量提高刀具本身的斷屑性能，其次應合理選擇刀具的切削用量，避免產(chǎn)生妨礙加工正常進(jìn)行的條帶形切屑。數控車(chē)削中，最理想的切屑是長(cháng)度為50～150mm，直徑不大的螺卷狀切屑，或寶塔形切屑，它們能有規律地沿一定方向排除，便于收集和清除。如果斷屑不理想，必要時(shí)可在程序中安排暫停，強迫斷屑：還可以使用斷屑臺來(lái)加強斷屑效果。使用上壓式的機夾可轉位刀片時(shí)，可用壓板同時(shí)將斷屑臺和刀片一起壓緊：車(chē)內孔時(shí)，則可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。
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6 可轉位刀具刀片形狀的選擇

與普通機床加工方法相比，數控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩定，耐用度高，斷屑和排屑性能好：同時(shí)要求安裝調整方便，這樣來(lái)滿(mǎn)足數控機床高效率的要求。數控機床上所選用的刀具常采用適應高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉位刀片。

數控車(chē)削中廣泛采用機夾可轉位刀具，它是提高數控加工生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。可轉位車(chē)刀刀片種類(lèi)繁多，使用最廣的是菱形刀片，其次是三角形刀片、圓形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形銳角不同有80°、55°和35°三類(lèi)。

80° 菱形刀片刀尖角大小適中，刀片既有較好的強度、散熱性和耐用度，又能裝配成主偏角略大于90°的刀具，用于端面、外圓、內孔、臺階的加工。同時(shí)，這種刀片的可夾固性好，可用刀片底面及非切削位置上的80°刀尖角的相鄰兩側面定位，定位方式可靠，且刀尖位置精度僅與刀片本身的外形尺寸精度相關(guān)，轉位精度較高，適合數控車(chē)削。

35°菱形刀片因其刀尖角小，干涉現象少，多用于車(chē)削工件的復雜型面或開(kāi)挖溝槽。

7 切槽的走刀路線(xiàn)

較深的槽型，在數控車(chē)床上常用切槽刀加工，如果刀寬等于要求加工的槽寬，則切槽刀一次切槽刀位，若以較窄的切槽刀加工較寬的槽型，則應分多次切入。合理的切削路線(xiàn)是：先切中間，再切左右。因為刀刃兩側的圓角半徑通常小于工件槽底和側壁的轉接圓角半徑，左右兩刀切下時(shí)，當刀具接近槽底，需要各走一段圓弧。如果中間的一刀不提前切削，就不能為這兩段圓弧的走刀創(chuàng )造必要的條件。即使刀刃兩側圓角半徑與工件槽底兩側的圓角半徑一致，仍以中間先切一刀為好，因這一刀切下時(shí)，刀刃兩側的負荷是均等的，后面的兩刀，一刀是左側負荷重，一刀是右側負荷重，刀具的磨損還是均勻的。機夾式的切槽刀不宜安排橫走刀，只宜直切。

8 小結

數控加工的程序是數控機床的指令性文件，數控機床受控于程序指令，加工的全過(guò)程是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行，數控加工程序不僅包括零件的工藝過(guò)程，還要包括切削用量、走刀路線(xiàn)、刀具尺寸以及機床的運動(dòng)過(guò)程，數控加工的工藝更加詳細，其工藝方案的好壞直接影響機床效率的發(fā)揮和零件加工質(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)中應特別重視。

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