轴类零件数控车削的工艺分析及编程

廖 芳

（广西理工职业技术学校，广西南宁530031)

随着数控技术的不断发展，数控机床作为现代加工中的重要设备，已广泛应用于机械加工中。在数控车削加工前，要对所加工的零件进行工艺分析，确定正确的加工方案，将车床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的选择、切削用量和走刀路线等，按规定的代码格式编制成数控加工程序，数控车床在程序的控制下，自动加工出各种形状不同的零件。轴类零件是各种机械设备中最主要和最基本的典型零件，本文以轴类零件为例，对数控车削加工中的工艺分析及编程做些探讨。

1 数控加工中的工艺分析

在数控机床上加工零件时，工艺分析是数控加工前期的准备工作，数控车床加工工艺分析涉及面很广，主要工作内容包括：分析零件图，确定加工内容、确定装夹方案、确定走刀路线、刀具选择、切削用量选择等。图1所示某螺纹特形轴，毛坯为Φ30 mm×100 mm棒料，材料为45号钢，工艺分析如下。

1.1 零件图分析

由图可知：该零件表面由圆柱面、圆弧面、圆锥面、槽、外螺纹及倒角等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。零件图样上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取其平均值，而取基本尺寸即可。

图1 某螺纹特形轴零件图

1.2 装夹方案的选择

数控车削加工中，尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面，尽量减少装夹次数，提高加工效率，合理选择定位基准以减少误差，保证加工精度。由于该工件为实心轴类零件，并且轴的长度不太长，外圆柱面作定位基准，轴心线为工艺基准，使用三爪自动定心卡盘夹住Ф30 mm外圆一头，使棒料伸出86 mm，一次装夹完成粗精加工。

1.3 加工路线的确定

加工路线的确定，直接关系到数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题，应尽量做到工序相对集中，工艺路线最短，机床的停顿时间和辅助时间最少。该零件采用棒料毛坯进行加工，由于毛坯余量较大，因此，采用阶梯切削路线去除毛坯余量，刀具切削路径短，效率高，工艺路线为：

（1）自右向左倒角，粗车螺纹Ф16 mm圆柱段，粗车28 mm圆柱段；

（2）自右向左精车各圆柱段；

（3）自右向左粗车R13 mm圆弧面、Ф20 mm圆柱段、R8 mm圆弧面、锥长4 mm的圆锥段、Ф28 mm圆柱段；

（4）自右向左精车R13 mm圆弧面、Ф20mm圆柱段、R8 mm圆弧面、锥长4 mm的圆锥段、Ф28 mm圆柱段；

（5）车6 mm×Ф12 mm螺纹退刀槽；

（6）车螺纹；

（7）切断。

1.4 刀具选择

数控加工过程中刀具的选择，是保证加工质量和提高生产率的重要环节。粗车时选用强度高、耐磨度好的刀具，以满足大背吃刀量、大进给量的要求；精车时选用精度高、耐磨度好的刀具，以保证精度的要求。根据零件的外形和加工要求，选用选用4把刀：

T01选用90°硬质合金右偏刀；

T02选用刀尖角为 35°、刀尖圆弧半径r=0.2 mm的涂层刀；

T03选用60°外螺纹硬质合金螺纹车刀；

T04选用刀刃宽为4 mm的硬质合金切断刀。

1.5 切削用量的选择

切削用量包括主轴转速、切削速度、进给速度及背吃刀量等，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，最大限度提高生产率，降低成本。根据本例中零件的加工要求及材料，该零件切削用量的选择如下:

车外圆粗车时，主轴转速为560 r／min，进给速度为100 mm／min，背吃刀量为2 mm；

精车时，主轴转速为800 r／min，进给速度为50 mm／min，背吃刀量为0.3 mm；

切槽和车螺纹时，主轴转速为320 r／min，进给速度为30 mm／min。

2 编写程序

该程序用于GSK980TD数控车。

O0001；

N10 G00 X100 Z100；

N20 M03 S02 T0101；(S02=560 r／min)

N30 GO0 X32 Z2；

N40 G94 X0 Z0 F100；

N50 G71 U1 RO.5；

N60 G71 P70 Q130 U0.3 W0.1 F100；

N70 G00 X0；

N80 GO1 Z0；

N90 X11.8；

N100 X15.8 Z-2；

N110 Z-21.4；

N120 G01 X28；

N130 Z-74；

N140 G00 X100 Z100 M05；

N150 M00；

N160 M03 S01；(S01=800 r／min)

N170 GO0 X32 Z2；

N180 G70 P70 Q130 F50；

N190 G00 X100 Z100 M05；

N200 M00；

N210 M03 S02 T0202；(S02=560 r／min)

N220 GO0 X32 Z-21.4；

N230 G73 U6 R6；

N240 G73 P250 Q300 U0.3 W0.1 F100；

N250 G01 X16；

N260 G03 X20 Z-40 R13；

N270 G01 W-8；

N280 G02 X20 W-8 R8；

N290 G01 X28 W-4；

N300 Z-75；

N310 G00 X100 Z100 M05；

N320 M00；

N330 M03 S01；(S01=800 r／min)

N340 G00 X32 Z-21.4；

N350 G70 P250 Q300 F50；

N360 G00 X100 Z100 M05；

N370 M00；

N380 M03 S02 T0404；(S02=320 r／min)

N390 G00 X20 Z-19.4；

N400 G75 R1；

N410 G75 X12 Z-21.4 P500 Q800 F30；

N420 G00 X100 Z100；

N430 T0303；

N440 G00 X18 Z2；

N450 G76 P020060 Q100 R0.05；

N460 G76 X13.4 Z-20 P1300 Q400 F2；

N470 G00 X100 Z100 M05；

N480 M00；

N490 M03 S02 T0404；(S02=320 r／min)

N500 G00 X32 Z-74；

N510 G75 R1；

N520 G75 X0 Z-74 P500 Q0 F30

N530 G00 X100 Z100 M05；

N540 T0100；

N550 M30；

3 结束语

在数控机床加工过程中，由于加工零件复杂多样，零件的材料、结构和技术要求也各不相同，在对具体零件制定加工方案时，应进行充分全面的工艺分析，灵活合理地设计工艺。只有制定出合理的工艺设计方案，编制正确合理的程序，才能保证加工出符合零件图样要求的合格零件，使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，保证数控机床能安全、可靠、高效的工作。

[1]谢小红.数控车削编程与加工技术[M].北京：电子工业出版社，2008.

[2]黄丽芬.数控车床编程操作—广数“GSK980TD”车床数控系统[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.