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0 引言

理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的2～3倍，要充分发挥数控机床的这一特点，必须在编程之前对工件进行工艺分析，根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要因素。本文从生产实践出发，探讨和总结一些数控车削过程中的工艺问题。

1 数控加工工序的划分

在数控机床上加工零件，工序比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序，常用的工序划分原则有以下两种。
  1. 保证精度原则
    数控加工具有工序集中的条件，粗、精加工常在一次装夹中完成，以保证零件的加工精度，当热变形和切削力变形对零件的加工精度影响较大时，应将粗、精加工分开进行。
  2. 提高生产效率的原则
    数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。
实际生产中，数控加工常按刀具或加工表面划分工序。

2 车刀刀位点的选择

数 控加工中，数控程序应描述出刀具相对于工件的运动轨迹。在数控车削中，工件表面的形成取决于运动着的刀刃包络线的位置和形状，但在程序编制中， 只需描述刀具系统上某一选定点的轨迹即可。刀具的刀位点即为在程序编制时，刀具上所选择的代表刀具所在位置的点，程序所描述的加工轨迹即为该点的运动轨 迹。
在数控车削中，从理论上讲可选择刀具上任意一点作为刀位点，但为了方便编程和保证加工精度，刀位点的选择有一定的要求和技巧。在数控加工中，刀位点的选择一般遵循以下规则：立铣刀应是刀具轴线与刀具底面的交点：球头铣刀是球头的球心：钻头应是钻尖：车刀应是假想刀尖或刀尖圆弧中心，刀具刀位点在选择时应注意：
  1. 选择刀具上能够直接测量的点，刀位点与刀具长度预调时的测定点应尽量一致：
  2. 在可能的情况下，刀位点应直接与精度要求较高的尺寸或难于测量的尺寸发生联系：
  3. 所选择的刀位点能使刀具极限位置直接体现于程序的运动指令中：
  4. 编程人员应有习惯性的刀位点选择方法，不宜多变：
  5. 所选定的刀位点，在刀具调整图中应以图形标示。

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图1 端槽刀刀位点的选择

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图2 分层切削时刀具的终止位置

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图3 等背吃刀量试切法

如图1所示端槽刀，采用刀具预调仪对刀时，测量P1点比测量P2点方便，所以选择P1为刀位点比P2好，但若刀具位置的调整和补偿是以试切法确定，而且环槽小圆的加工精度高于大圆精度，则选择P2为刀位点比P1好。

3 分层切削时刀具的终止位置

当 某外圆表面的加工余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始要注意防止走刀至终点时背吃刀量的突增。如图2所示，设以90°主偏角的刀具分层 车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e(e=0.05)。如果e=0，即每一刀都终止在同一轴向位置上，车刀主切削刃就可能受到 瞬时的重负荷冲击。如分层切削时的终止位置作出层层递退的安排，有利于延长粗加工刀具的使用寿命。

4 “让刀”时刀补值的确定

对 于薄壁工件，尤其是难切削材料的薄壁工件，切削时“让刀”现象严重，导致所车削工件尺寸发生变化，一般是外圆变大，内孔变小。“让刀”主要是由 工件加工时的弹性变形引起，“让刀”程度与切削时的背吃刀量密切相关。采用“等背吃刀深度法”，用刀补值作小范围调整，以减少“让刀”对加工精度的影响。 如图3所示，设欲加工的外圆尺寸为A，双面余量为2t。试切削时，取t值的一半作为切削时的背吃刀量，试切削在该表面的全长上进行，试切削后，程序安排停 车，测量该外圆尺寸是否等于A+t，按出现的误差大小调整刀具的刀补值，然后继续运行程序，完成精加工走刀。由于精加工过程与试切削过程采用相同的背吃刀 量和同样的切削速度和进给速度，切削抗力相同，工件相应的弹性变形相同，所输入的刀补值刚好能抵消“让刀”所产生的变形，保证车削工件的尺寸精度。

5 车削时的断屑问题

数 控车削是自动化加工，如果刀具的断屑性能太差，将严重妨碍加工的正常进行。为解决这一问题，首先应尽量提高刀具本身的断屑性能，其次应合理选择 刀具的切削用量，避免产生妨碍加工正常进行的条带形切屑。数控车削中，最理想的切屑是长度为50～150mm，直径不大的螺卷状切屑，或宝塔形切屑，它们 能有规律地沿一定方向排除，便于收集和清除。如果断屑不理想，必要时可在程序中安排暂停，强迫断屑：还可以使用断屑台来加强断屑效果。使用上压式的机夹可 转位刀片时，可用压板同时将断屑台和刀片一起压紧：车内孔时，则可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。

6 可转位刀具刀片形状的选择

与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、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，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。
数控车削中广泛采用机夹可转位刀具，它是提高数控加工生产率，保证产品质量的重要手段。可转位车刀刀片种类繁多，使用最广的是菱形刀片，其次是三角形刀片、圆形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形锐角不同有80°、55°和35°三类。
80° 菱形刀片刀尖角大小适中，刀片既有较好的强度、散热性和耐用度，又能装配成主偏角略大于90°的刀具，用于端面、外圆、内孔、台阶的加工。同时，这种刀片 的可夹固性好，可用刀片底面及非切削位置上的80°刀尖角的相邻两侧面定位，定位方式可靠，且刀尖位置精度仅与刀片本身的外形尺寸精度相关，转位精度较 高，适合数控车削。
35°菱形刀片因其刀尖角小，干涉现象少，多用于车削工件的复杂型面或开挖沟槽。

7 切槽的走刀路线

较深的槽型，在数控车床上 常用切槽刀加工，如果刀宽等于要求加工的槽宽，则切槽刀一次切槽刀位，若以较窄的切槽刀加工较宽的槽型，则应分多次切入。合理的切削路线是：先切中间，再 切左右。因为刀刃两侧的圆角半径通常小于工件槽底和侧壁的转接圆角半径，左右两刀切下时，当刀具接近槽底，需要各走一段圆弧。如果中间的一刀不提前切削， 就不能为这两段圆弧的走刀创造必要的条件。即使刀刃两侧圆角半径与工件槽底两侧的圆角半径一致，仍以中间先切一刀为好，因这一刀切下时，刀刃两侧的负荷是 均等的，后面的两刀，一刀是左侧负荷重，一刀是右侧负荷重，刀具的磨损还是均匀的。机夹式的切槽刀不宜安排横走刀，只宜直切。

8 小结

数 控加工的程序是数控机床的指令性文件，数控机床受控于程序指令，加工的全过程是按程序指令自动进行，数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，还要 包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及机床的运动过程，数控加工的工艺更加详细，其工艺方案的好坏直接影响机床效率的发挥和零件加工质量，在实际生产中应 特别重视。

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