1、技 师 专 业 论 文 题目：浅谈数控车床车削工艺与应用姓 名： 易强职 业： 车工身份证号： 420321197709120092单 位：十堰郧齿汽车零部件有限公司二一一年三月二十二日1目 录1.数控车的加工工艺与工装应用 21.1 合理选择切削用量 21.2 合理选择刀具 21.3 合理选择夹具 31.4 确定加工路线 31.5 加工路线与加工余量的联系 31.6 夹具安装要点 32. 进行有效合理的车削加工 32.1 有效节省加工时间 32.2 以高精度提高生产率 43. 数控车削加工中妙用 G00及保证尺寸精度的技巧 43.1 程序首句妙用 G00的技巧 53.2 控制尺寸精度的技巧
2、6.72随着社会飞速发展的需求，工业制造业对机床的性能要求越来越高，既要保证足够的刚性还要适当的柔性。而数控机床由于适用范围广、自动化程度高、柔性强、操作劳动强度低、易于组成自动生产系统，等优正点满足了工业发展的需求。作为当代的工业创造者，我们应该熟练的掌握机械制造自动化技术。现我根据自己多年的操作实践，以数控车床为例，探讨一下数控车床车削加工工艺和操作技巧。1.数控车的工艺与工装数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。 1.1 合理选择切削用量 对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三
3、大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高 20%，刀具寿命会减少 1/2。进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿3命。用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。最适合的加工条件的选定是
4、在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。 然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。 1.2 合理选择刀具 一般来说，提高切削速度，减小进给量，可以提高表面加工质量，但进给量过小会增加冷硬程度和表面残余应力。适当增大前脚，后角，减少主偏角，副偏角，增大刀尖圆弧半径，都可以提高工件的表面加工质量。但前角和后角过大，会使刀具耐用度降低，刀具磨损加快，降低表面质量；主偏角，副偏角太小，刀尖圆弧太大，易
5、引起振动，；使工件表面加工质量降低。正值刃倾角使切削流向工件待加工表面，并采取卷屑，断屑措施，可防止切屑拉毛已加工表面，提高表面加工质量。合理选择刀具除遵循以上规律外，还要遵循以下原则。1) 粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。 2) 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。 3) 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。 1.3 合理选择夹具 1) 尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具； 2) 零件定位基准重合，以减少定位误差。 1.4 确定加工路线 加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。
6、 a. 应能保证加工精度和表面粗糙要求； b. 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。 1.5 加工路线与加工余量的联系 4目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。 1.6 夹具安装要点 目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。 2.进行有效合理的车削加工 2.1 有效节省加工时间 Index 公司的 G200 车削中心集成化加工单元具有模
7、块化、大功率双主轴、四轴联动的功能，从而使加工时间进一步缩短。与其他借助于工作轴进行装夹的概念相反，该产品运用集成智能加工单元可以使工件自动装夹到位并进行加工。换言之，自动装夹时，不会影响另一主轴的加工，这一特点可以缩短大约10的加工时间。 此外，四轴加工非常迅速，可以同时有两把刀具进行加工。当机床是成对投入使用的时候，效率的提高更为明显。也就是说，常规车削和硬车可以并行设置两台机床。 常规车削和硬车之间的不同点仅仅在于刀架和集中恒温冷却液系统。但与常规加工不同的是：常规加工可用两个刀架和一个尾架进行加工；而硬车时只能使用一个刀架。在两种类型的机床上都可进行干式硬加工，只是工艺方案的制造者需要
8、精心设计平衡的节拍时间，而 Index 机床提供的模块结构使其具有更强的灵活性。 2.2 以高精度提高生产率 随着生产效率的不断提高，用户对于精度也提出了很高的要求。采用G200 车削中心进行加工时，冷启动后最多需要加工 4 个工件，就可以达到6mm 的公差。加工过程中，精度通常保持在 2mm。所以 Index 公司提供给客户的是高精度、高效率的完整方案，而提供这种高精度的方案，需要精心选择主轴、轴承等功能部件。 5G200 车削中心在德国宝马 Landshut 公司汽车制造厂的应用中取得了良好的效果。该厂不仅生产发动机，而且还生产由轻金属铸造而成的零部件、车内塑料装饰件和转向轴。质量监督人员
9、认为，其加工精度非常精确：连续公差带为15mm，轴承座公差为6.5mm 。 此外，加工的万向节使用了 Index 公司全自动智能加工单元。首批的两台车削中心用来进行工件打号之前的预加工，加工后进行在线测量，然后通过传送带送出进行滚齿、清洗和淬火处理。最后一道工序中，采用了第二个 Index 加工系统。由两台 G200 车削中心对转向节的轴承座进行硬车。在机床内完成在线测量，然后送至卸料单元。集成的加工单元完全融合到车间的布局之中，符合人类工程学要求，占地面积大大减少，并且只需两名员工看管制造单元即可。 3. 数控车削加工中妙用 G00 及保证尺寸精度的技巧数控车削加工技术已广泛应用于机械制造行
10、业，如何高效、合理、按质按量完成工件的加工，每个从事该行业的工程技术人员或多或少都有自己的经验。笔者从事数控教学、培训及加工工作多年，积累了一定的经验与技巧，现以广州数控设备厂生产的 GSK980T 系列机床为例，介绍几例数控车削加工技巧。3.1 程序首句妙用 G00 的技巧 目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以 G50 X Z作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为(X Z)(本文工件坐标系原点均设定在工件右端面)。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到 G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的
11、过程如下。 a. 对刀后，装夹好工件毛坯； b. 主轴正转，手轮基准刀平工件右端面 A； c. Z 轴不动，沿 X 轴释放刀具至 C 点，输入 G50 Z0，电脑记忆该点； d. 程序录入方式，输入 G01 W-8 F50，将工件车削出一台阶； e. X 轴不动，沿 Z 轴释放刀具至 C 点，停车测量车削出的工件台阶直径 ，输入 G50 X，电脑记忆该点； f. 程序录入方式下，输入 G00 X Z，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入 G50 X Z，电脑记忆该程序原点。 6上述步骤中，步骤 6 即刀具定位在 XZ处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知
12、道，上述将刀具定位到XZ处的过程繁琐，一旦出现意外，X 或 Z 轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对 G50 设定的工件坐标值的记忆，“复位、回零运行” 不再起作用，需重新将刀具运行至 XZ位置并重设 G50。如果是批量生产，加工完一件后，回 G50 起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用 G50 建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句 G50 XZ改为 G00 X Z后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找 G50 过程的前五步，即完成步骤 1、2 、3、4、5 后，将刀具运行至安
13、全位置，调出程序，按自动运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 G00 代替 G50 的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于 G50 X Z程序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。中国金属加工在线 3.2 控制尺寸精度的技巧 . 修改刀补值保证尺寸精度 由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下： a. 绝对坐标输入法 根据“大减小，小加大” 的原则，在刀补
14、 001004 处修改。如用 2 号切断刀切槽时工件尺寸大了 0.1mm，而 002 处刀补显示是 X3.8，则可输入 X3.7，减少 2 号刀补。 b. 相对坐标法 如上例，002 刀补处输入 U-0.1，亦可收到同样的效果。 同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用 1 号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了 0.1mm，可在 001 刀补处输入 W0.1。 . 半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度 7对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用 1 号刀 G71 粗加工外圆之后
15、，可在 001 刀补处输入 U0.3，调用 G70 精车一次，停车测量后，再在 001 刀补处输入 U-0.3，再次调用 G70 精车一次。经过此番半精车，消除了丝杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。 . 程序编制保证尺寸精度 a. 绝对编程保证尺寸精度 编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸
16、最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。 b. 数值换算保证尺寸精度 很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。除尺寸 13.06mm 外，其余均属直接按图 2a 标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中， 29.95mm、16mm 及 60.07mm 三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。 修改程序和刀补控制尺寸 数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用 1 号外圆刀加工一工件，经粗
17、加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：30.06mm、23.03mm及 16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救，方法如下： a. 修改程序 原程序中的 X30 不变，X23 改为 X23.03，X16 改为 X16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差 0.06mm； 8b. 改刀补 在 1 号刀刀补 001 处输入 U-0.06。 经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。 数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。
