高脚杯在数控机床的工艺设计和加工过程

褚辉远 倪凯煜

摘要：高脚杯是中职学校数控实训课程中的一个课题，数字控制技术是现代制造先进方式，并且得到了广泛普及。而机械专业的中职毕业生，需要熟练掌握基本的数控操作技术，掌握各种零件的加工工艺，能够制定出合理有效的加工方案。本文就是要在比较数控加工工艺和传统加工工艺的基础上，通过加工高脚杯分析在数控机床上加工的关键问题，通过加深对数控加工知识的理解。通过对高脚杯加工工艺分析，进行数控编程以及数控模拟仿真，得出结论，最终生产出符合要求的高脚杯零件。

关键词：数控机床加工工艺高脚杯

进入了21世纪，制造业已成为推进社会生产力的重要力量。数字控制机床的技术水平代表着全国制造业的水平。由于数控技术的优越性以及国防的需求，在国际市场日益剧烈竞争和产品种类的变化频繁下。以下是本人在数控实训教学工作中的实际方法和一些体会，希望能为各位在数控教学岗位辛苦工作的各位同仁提供一个思路和参考。

一、高脚杯零件加工的设计和特征

选择机床及数控系统

（1）数字控制机床具有下特点零件：

1）提高了机床的柔性，可以适应不同的品种、规格和尺寸的试制零件。

2）操机人员的劳动力度可以大大降低。

3）有着较大的生产率。与普通机床相比，生产效率可以提高好几倍。

4）可以加工普通机床不能加工中的复杂成型面。

5）但提高了一开始阶段的投资金额。

6）对操机人员的水平也有着很高的要求。

（2）该零件是薄壁以及细长的悬伸件，形位精度要求比较高。在普机上加工达不到其精度，相对适用于数控车床加工，应选择使用采用数控实训室里的浙江凯达股份有限公司生产的CA6150卧式数控车床，操作系统为华中世纪星。

二、高脚杯零件的加工过程

1.加工工艺流程

1）下毛坯料直径Φ40mm，长度120mm的45号钢。

2）装夹工件，伸出长度约115mm，用T01号外圆刀平端面。

3）用Φ20mm钻头钻孔，孔深为50mm。

4）用T03号外圆刀粗、精加工酒杯外壁。

5）退顶针，用T04号切断刀，切断工件。

2.程序的编制

目前数控机床的编程方式主要有手工编程和自动编程两种，别的的编程方式可看成这两种方式的扩展。他们都有自己的适用范围，到底选哪一种编程方式，通常根据加工零件的复杂程度，以及数值的计算难度和零件需加工的数量大小、时间、费用等来进行全面的考虑。在教学中，都是单件生产，为了使学生手动编程和自动编程都是熟练运用，考虑到零件内腔是凹圆弧，手动编程较困难，采用CAXA数控车软件进行编程。高脚杯的外形轮廓节点都已标注，且编程较为简单，则使用手工编程。

（1）外轮廓加工程序

O0001；

G95 M3 S500 T0101 F0.25；

G0 X76 Z5；

G71 U1.5 R0.5X0.5Z0.1 P01 Q02 F0.25；（粗車外轮廓复合循环）

M05 M00

G95

G00 X76 Z5

N01 G0 X0；

G01 Z0. F0.06；

X62.367；

………..

N02 G1 X75 F0.25；

G0 Z100；

X150；

M30；

（2）用2015CAXA数控车R1软件生成外轮廓零件造型，配合合适的数控车加工工艺路线、参数，生成相应的加工程序。

三、高脚杯加工注意事项和技巧

1.刀具和参数的选择

高脚杯属于细长工件，且又是薄壁。零件加工过程中，容易出现形位误差。因此高脚杯的内孔需要用根据内孔形状提前做好的堵头来支撑，通过一夹一顶的方式来提高工艺刚性；刀具还应该采用前角和主偏角偏大的车刀。

2.零件质量误差分析

高脚杯工件的试制结束后，经用量具测量讨论出发现杯部外轮廓出现震纹，且尺寸精度和形位精度没有保证到图纸要求的公差内。改进措施：提高工件的工艺刚性，检查堵头的尺寸形状是否和零件内轮廓接近；充分浇注冷却液；考虑到零件的材料和尺寸大小，精加工的被吃刀量要小。

四、小结

临海市中等职业技术学校是国家级重点职业技术学校，国家教育改革发展示范校，具有全省一流的教学设施，有高技能的实训教师。在三名工程里，学校被评为名校，机械专业被评为名专业。结合本专业发展的大方向，通过数字控制机床实习的教学后，上实习课的学生反映教学的效果非常好，能学到在实际加工过程使用加工的方法和工艺流程，而这是专业书本中学不到的知识点，尤其是用CAXA数控车自动编程软件让学生又学会了一种新型的编程方法，深受学生的喜爱。根据这样的教学方法来培养学生设计的能力，创新的能力，实际加工的能力，的确是很好思路以及办法。让学生在毕业以后能够走上工作岗位时，能有更强实际动手的经验，为能更快满足用人单位用人需求，打下坚实基础，是现在机械专业毕业学生提高实践能力的主要手段。

参考文献：

[1]周飞、贾秀颖.《金属材料与热处理》.北京.电子工业出版社.2007.8

[2]沈建峰、虞俊.《数控车工（高级）》.北京.机械工业出版社.2006

[3] 陈子银，陈为华.数控机床结构原理与应用.北京：北京理工大学2006.8

[4] 顾京.数控加工程序编制[M].北京：机械工业出版社，2004

作者简介：褚辉远（1975），男，民族：汉、籍贯：临海、职称：一级教师，学位：无、研究方向：数控车工技能操作，工作单位：临海市中等职业技术学校.

倪凯煜（1991-），男，民族：汉，籍贯：临海、职称：中学二级学位：学士学位、研究方向：钳工技能操作，工作单位：临海市中等职业技术学校.