零件的数控车削加工典型案例分析

　　摘要：《数控加工与编程》是机械设计类专业的一门主要专业核心课程，其中典型零件的数控加工程序的编制是数控设备操作工、数控编程人员及数控加工工艺制定者必须掌握的技术，更是高职高专数控技术专业高技能人才必须掌握的技能。
　　关键词：数控；手工编程；典型案例
　　1案例一
　　编制其粗、精加工程序，粗加工的背吃刀量为2.5mm，精加工的背吃刀量为0.5mm。材料为Φ35的碳素钢。
　　1.1问题的提出
　　利用手工编程如何进行加工轨迹路线的分析，是解决问题的重中之重，加工路线的安排决定了零件的合格与否，因此考虑使用加工轨迹逆向分析法制定加工工艺路线。
　　1.2工艺路线分析
　　刀具轨迹分析过程：加工过程为先粗加工，后精加工，逆向分析则为先分析精加工，再分析粗加工。
　　精加工：由题目中可知精加工的背吃刀量为0.5mm，则依据编程习惯采用直径编程，可得粗加工完成后Φ25的外圆面应为Φ26（Φ25+0.5×2），Φ15的外圆面应为Φ16（Φ15+0.5×2），表示各外圆面留1mm米的精加工余量。
　　粗加工：因为Φ15的外圆部分切除的余量多，走刀次数多，故要先分析。上面提到留出精加工的余量，Φ15的部分变成了Φ16，同理，因为粗加工的背吃刀量为2.5mm，则倒数第一次的粗加工时的外圆直径为Φ21（Φ16+2.5×2）；加工长度为15mm；倒数第二次粗加工时的外圆直径为Φ26（Φ21+2.5×2）；此时出现了Φ26，这是一个很关键的数据，和Φ25的外圆面留了精加工余量的直径重合，因此加工长度为总长度35；倒数第三次粗加工时外圆直径为Φ31（Φ26+2.5×2），加工长度为35；再向外一次切削Φ31+2.5×2=Φ36大于材料毛坯Φ35，故只做分析不切削。
　　1.3程序编制（程序省略）
　　2案例二
　　2.1问题的提出
　　零件结构的对称性、全等性、工艺路线的重复性是数控加工编程人员利用子程序编程的有利条件。能否利用子程序控制机床进行粗加工和精加工呢？例如图一手柄的加工，如果毛坯直径为Φ32，材料为碳素钢，粗加工被吃刀量为5mm（直径值），精加工被吃刀量为0.5mm。我们应如何利用子程序控制加工路线？
　　2.2工艺路线分析
　　如图二所示，用加工轨迹逆向分析法制定加工工艺路线。
　　⑴精加工路线，无疑是图形的轮廓线。
　　⑵粗加工路线
　　首先将精加工轮廓向外等距偏移一个精加工背吃刀量0.5mm（直径值）作为粗加工倒数第一刀的走刀路线，其次将精加工轮廓向外等距偏移到Φ5.5作为粗加工倒数第二刀的走刀路线。此时在直径Φ21.2处，仍有5.3mm的粗加工余量（Φ32-Φ21.2-5.5=5.3mm），在R40的极限位置处，加工余量一定大于5.3mm，即大于粗加工吃刀量，故粗加工还需走一刀。将精加工轮廓向外等距偏移到Φ10.5mm（两刀粗加工余量加精加工余量），作为粗加工倒数第三刀走刀路线。此时在Φ24处，已开始走空刀，即（24+10.5=34.5mm）大于毛坯直径。故粗加工安排走三刀。实际加工时安排倒数第三刀粗加工路线作为粗加工第一刀的走刀路线，依次类推。但工件的右端面的粗加工余量有32-10.5=21.5mm，可安排斜切三刀。
　　2.3加工程序设计
　　⑴计算机床转速n和进给速度F
　　根据工件材料为碳素钢，查表得切削速度Vc=100m/min，进给量：粗加工为f粗=0.3mm/r，精加工为f精=0.15mm/r。所以，
　　转速：
　　进给速度：F粗=n×f粗=1000×0.3=300mm/min、F精=n×f精=1000×0.15=150mm/min
　　⑵编制加工程序
　　从图二的加工路线看，除斜切三刀之外，其余走刀路线具有重复性，故可利用子程序编制程序。（程序略）
　　⑶几个关键数据的确定：
　　①主程序N13段的X10.5，应为（粗加工次数减一）乘以每刀粗加工余量再加上精加工余量，即（3-1）×5+0.5。
　　②主程序N14段中的L3，表示粗加工调用三次子程序，在X10.5处调用第一次，在X5.5处调用第二次，在X0.5处调用第三次。
　　③子程序中N36段U2为工件左端直径Φ24加上2等于26，刚好大于已加工表面最大直径Φ25.216。
　　④子程序N37段中的W80.436应为刀具每调一次子程序，使刀具返回右端面外2mm处，即子程序中所有W值之和为零（-2-4.923-39.877-28.636-5+80.436=0）。
　　⑤子程序中N38段U-31应为每调用一次子程序，使刀具向X轴负方向走一个粗加工背吃刀量5mm，即子程序中所有U值之和为背吃刀量负值（14.77+6.43+2.8+2-31=-5），为下一次调用子程序定位。
　　[参考文献]
　　[1]詹华西.《数控加工与编程》.西安电子科技大学，2004.
　　[2]刘昭琴.《机械零件的数控车削加工》.北京理工大学出版社，2011.