浅谈数控车削轴类零件的编程与工艺处理技巧

张德华

目前，在机械加工中采用数控机床加工零件日益增多，在数控车削中，程序贯穿整个零件的加工过程。由于每个人的加工方法不同，编制加工程序也各不相同，但最终的目的是为了提高数控车床的生产效率。因此，对于选择最合理的加工路线显得尤为重要。从确定走刀路线、选择合适的G命令等细节出发，分析在数控车削中程序的编制方法。

数控车削 轴类零件 工艺处理 编程技巧

数控机床是现代制造业的关键设备。随着科学技术的进步与发展，数控车床的应用日趋普及，现代数控加工技术使得机械制造过程发生了巨大的变化，急需培养一大批既懂数控机床加工工艺，又能熟练掌握数控机床编程与操作的应用型技术人才。职业院校担负着培养这种人才的重任。数控编程与操作不仅是职业院校机电类数控专业的主干课程，还是一门新兴的科目，一门难以掌握和讲授的实用型课程。笔者结合这几年的教学实践，对轴类零件的编程与工艺处理技巧进行分析。

一、数控加工工艺处理技巧

1.工序的划分

根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：

（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。

（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束），等等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此，程序不能太长，一道工序的内容不能太多。

（3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。

（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。

2.确定合理的走刀路线

走刀路线是加工程序编制的重点，由于精加工切削程序走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此主要内容是确定粗加工及空行程的走刀路线。走刀路线泛指刀具从对刀点开始运动起，直到返回该点并结束加工程序所经过的路径。包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。使走刀路线最短可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损。

3.合理调用G命令使程序段最少

按照每个单独的几何要素(即直线、斜线和圆弧等)分别编制出相应的加工程序，其构成加工程序的各条程序即程序段。在加工程序的编制工作中，总是希望以最少的程序段数即可实现对零件的加工，以使程序简洁，减少出错的几率及提高编程工作的效率。

由于数控车床装置普遍具有直线和圆弧插补运算的功能，除了非圆弧曲线外，程序段数可以由构成零件的几何要素及由工艺路线确定的各条程序得到，这时应考虑使程序段最少原则。选择合理的G命令，可以使程序段减少，但也要兼顾走刀路线最短。

4.确定切削用量

对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。

编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。在选择切削用量时，要充分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。

背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。合理确定走刀路线，并使其最短。

二、数控车削加工操作实例

1.加工准备

(1)工件安装与校正。因为毛坯是φ40×100的45钢圆棒料，所以采用三爪自定心卡盘进行装夹。三爪自定心卡盘因其自动定心作用，能够保证工件被夹持部分基本上与车床主轴轴线同轴，但伸出部分特别是离卡爪较远部分需要敲击校正，才能使工件整个轴线与主轴轴线同轴。校正的任务是找出旋转工件的最高点并敲正。通常粗校时，因工件夹偏较多，为安全起见不开车，而用手扳动卡盘旋转，这时在车床导轨适当处找个参考点，与旋转的工件外圆比较，找出工件的最高点，用铜棒敲击。当旋动工件的外圆表面与参考点距离一样时，校正完成。当工件较小、较短且在安全状态许可时，可采用粉笔辅助校正，即手持粉笔，以刀架为支点，开慢车，旋转到最高点即被擦上粉笔灰，用前面的办法进行校正。

2.零件工艺分析

（1）零件几何特点。该零件由外圆柱面、球面、槽和螺纹组成，其几何形状为圆柱形的轴类零件，零件要求径向尺寸与轴向尺寸都有精度要求，表面粗糙度为1.6μm，需采用粗、半精加工与精加工。

（2）加工工序。毛坯为40的棒料，材料为45钢，外形没加工，根据零件图样要求其加工工序为：

①平端面，选用90°外圆车刀，可采用G94指令。

②外圆柱面粗车，选用90°外圆车刀，可采用G71指令。

③外圆柱面精车，选用90°外圆车刀，可采用G70指令。

④切槽加工，采用刀宽为4mm的切断刀。

⑤切螺纹，采用60°的螺纹车刀，由于G32指令编程麻烦，使程序加长，G92主要用于循环次数不多的螺纹切削，G76它主要用于多次自动循环，这里我们可采用G92指令。

⑥切断，采用刀宽为4mm的切断刀。

3.参考程序（略）。

总之，随着科学技术的飞速发展，数控车床由于具有优越的加工特点，在机械制造业中的应用越来越广泛。为了充分发挥数控车床的作用，我们需要在编程中掌握一定的技巧，编制出合理、高效的加工程序，保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时能使数控车床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控车床能安全、可靠、高效地工作。