基于数控技术的车削加工工艺设计（上）

　　随着电子信息技术的发展，机床业已进人了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。其为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家，已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。同时中国在应用技术及技术集成方面的能力，也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定，相对滞后。笔者以一般零件为例，分析加工工艺，制定加工步骤和进给路线，探讨数控车削加工工艺过程以供同行借鉴。

1 金属材料的切削加工性

　　工件材料切削加工性可以从多方面进行评定。不同加工情况，可采用不同的指标衡量。粗加工时，通常采用刀具耐用度指标；精加工时，通常采用加工表面质量指标。

　　在刀具耐用度指标中以相对加工性(用表K_r表示)使用最为方便。即以HBS170-229，σ_b=0，637 GPa的45钢的V_c60为基准，记作V_c060 ，其它材料的V_c60 与V_c060  之比称K_r ；根据砖的大小，可方便地判断出材料加工的难易程度。

　　常用工件材料的K_r  见表1。毛越大，材料加工性越好。由表可见45钢的K_r  介于1-1.6之间，而45调质钢的kr介于0.5-0.65之间，所以45钢更容易加工。

　　刀具耐用度指标，有绝对指标和相对指标之分。绝对指标是以在一定的刀具耐用度(切削时间)条件下，允许的切削速度的高低，来表示材料的切削加工性。

　　对于切削一般材料，耐用度取60min，用V_c60  表示，其具体含义是，切削某种工件材料，当刀具耐用度为60min时所允许的切削速度；对于切削难加工材料，耐用度取20min，用V_c20表示。显然，在相同条件下，V_c60  或V_c200  越高，材料的加工性越好。相对指标则是以45钢的V_c60  为基准，记作(V_c060  )_j，其他材料的V_c60  与之的比值称为相对加工性，用K_r  表示，即K_r  =V_c60   ／(V_c060  )_j 

　　其他指标有加工表面品质指标、切屑控制难易指标、切削温度、切削力、切削功率指标。

　　加工表面品质指标，是在相同加工条件下，比较加工后的表面品质(如表面粗糙度等)来判定切削加

　　工性的好坏。加工表面品质越好，加工性越好。切屑控制难易指标，是从切屑形状及断屑难易与否来判断材料加工性的好坏。

　　切削温度、切削力、切削功率指标，根据切削加工时产生的切削温度的高低、切削力的大小、功率消耗的多少来评判材料加工性，这些数值越大，说明材料加工性越差。

　　难加工材料种类繁多，高锰钢、不锈钢是常用的难加工材料。高锰钢加工硬化严重，造成切削困难；导热性差，仅为45钢的1/4，切削温度高，刀具易磨损；韧性大、塑性好，变形严重，不易断屑。

　　不锈钢中由于铬、镍含量较大，强度、韧性较好，加工硬化严重，易粘刀，断屑困难；切屑与前刀面接触长度较短，刀尖附近应力较大，易崩刃；导热性差，切削温度高，刀具耐用度低。

　　不难看出，这些材料性能相差甚大，所以加工特点也不相同。只要从材料特性去把握其切削特点，就能通过改变切削条件，来解决切削问题。数控车削加工工艺路线的拟定，如下文所述。

2 加工方案的确定

　　一般根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型确定零件表面的数控车削加工方法及加工方案。

　　2.1 车削外表面及端面加工方案的确定

　　(1)加工精度为IT7-IT8级、Ra0.8-1.6μm的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。

　　(2)加工精度为IT5-IT6级、Ra 0.2-0.63μm的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。

　　(3)加工精度高于IT5级、Ra<0.08μm的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。

　　(4)对淬火钢等难车削材料，其淬火前可采用粗车、半精车的方法；淬火后安排磨削加工。

　　2.2 数控车削加工内表面加工方案的确定

　　(1)加工精度为IT8-IT9级、Ra 1.6-3.2μ m的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。

　　(2)加工精度为IT6-IT17级、Ra 0.2—0.63μm的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。

　　(3)加工精度为IT5级、Ra<0.2μm的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。

　　(4)对淬火钢等难车削材料，淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。