复杂外形零件在数控车床中的加工方案探析

黄永娜

（广西石化高级技工学校，广西 南宁 530031）

随着科学技术的高速发展，机械制造产品使用领域的不断拓宽，对产品精度要求的不断提高，数控机床的使用就变得越来越普遍。虽然数控机床不能完全代替普通机床，但在对复杂零件的加工中，数控机床占有绝对的优势。主要表现在以下方面：

一是柔性程度高。对于产品形状的改变，不再需要另外制造大量的专用夹具与刀具等等，只需根据结构特征改变程序，即可完成零件的加工，加快产品的更新速度。

二是精度较高。可一次定位，完成多工序的加工，大大减少了因重复定位造成的误差。

三是提高生产率。因数控机床刚性较好，工序集中，在保证品质的同时，大大缩短加工时间，从而达到提高生产率的目的。

基于以上3 点，数控机床的使用，得以不断广泛与规范。

在复杂外形零件加工中，对零件的工艺要求相应的提高，要做到工序集中，多工序在一次装夹中完成，要求工艺编制人员要全面地考虑其加工工艺。相对于普通机床来说，在数控机床上加工零件时，对工艺的设计必须要考虑：多工序加工时，零件的刚性、精度要求是否能达到工艺要求。要达到这个目标，需了解零件所要达到的精度要求、工艺特点，还要掌握数控机床的程序编制技巧。

本文以数控车床加工一个复杂外形零件为例，分析并阐述其加工工艺，以及进行加工程序的编制。

1 数控车床加工

在数控车床上加工外形复杂的回转类零件时，对其加工工艺的分析、工艺路线制定以及加工程序的编制，必须重点考虑加工顺序、夹位和加工刀具的选择。

对于外部形状非常复杂，难以在普通机床上进行车削加工的回转类零件（如图1 所示），要能达到其技术要求，必须选用数控车床作为加工设备。

图1 复杂的回转类零件图

1.1 零件分析

图1 所示零件的形状非常复杂，包含了外圆、椭圆、抛物线与沟槽，其中还有一个与Z 轴有一定角度的椭圆。所有外圆的尺寸精度，要求都很高，公差在0.02 mm 内．两个台阶的长度有精度要求，长度方向最高尺寸精度要求为0.02 mm。

1.2 工艺分析

考虑到该零件要进行两头加工，并且两头的尺寸精度要求都一样高，所以必须选择方便精确的装夹定位，以Φ 54 mm 台阶外圆的右端面，作为加工分界面，分两道工序完成加工。先加工哪一端，就看装夹位的选择。此零件的右端的两个外圆的长度分别为5 mm 和6 mm，而其左端不可能用一夹一顶来完成，所以这一端不具有加工装夹位，而左端外圆Φ 48 mm 的总长为15 mm，可以作为装夹面，那么此零件的加工顺序，应该是先进行左端加工，再进行了右端的加工。

1.3 加工工艺路线

（1）用三爪自定心卡盘夹持毛坯面，粗、精加工工件左端轮廓（椭圆、外圆、倒角、沟槽）至要求的尺寸。

（2）调头装夹，以工件Φ 54 mm 左端面定位，用三爪自定心卡盘夹持Φ 48 mm 外圆粗、精加工右端轮廓（端面、外圆、椭圆、抛物线）至要求的尺寸。

1.4 加工程序的编制

（1）对于这样一个零件，程序编制的难度在于，其外部轮廓比较复杂，有2 处正椭圆，1 处抛物线和1 处与坐标轴成一定角度的椭圆。

（2）这个零件加工的难点，是右端的,2个小椭圆如果要用同一把车刀加工，那么对刀具角度的要求非常高，编程时还要考虑刀具的使用，应注意使用不同刀具时程序应如何编制。

（3）对于不同的系统，指令的运用不一样，那么程序的编制也不一样。下面以广州数控980TDB 系统的固定指令为例，进行加工程序编程。此系统有专用的椭圆（G6.3）和抛物线（G7.3）指令，所以编程时可直接运用，程序相对简单。

2 零件左端的加工

装夹毛坯，伸出长度为80 mm，工件坐标系设在工件左端的轴线上。

加工程序：

3 零件右端的加工

调头装夹Φ 48 mm 外圆，以Φ 54 mm 外圆左端面作为定位面，工件坐标系设在工件左端的轴线上，用抛物线公式算得点A 的X 值为50.96 mm。

加工程序：

4 结束语

对于外部形状比较复杂的零件，在加工前应该充分考虑其加工顺序与装夹定位，力求最大程度地保证零件的尺寸精度及表面品质；应使用不同的加工方法与加工指令，可用对比法选择最普通的刀具、最佳的加工方法，编写加工程序，达到刀具的加工路线最短、加工程序最短，体现出数控车床加工复杂零件的优越性，充分发挥数控车床的优势。

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