基于数控技术的车削加工工艺设计（下）

　　7.3 精加工进给路线的确定

　　(1)最终轮廓的进给路线。在安排一刀或多刀进行的精加工进给路线时，其零件的最终轮廓，应由最后一刀连续加工而成，并且加工刀具的进刀、退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。

　　(2)换刀加工时的进给路线。主要根据工步顺序‘要求，决定各刀加工的先后顺序及各刀进给路线的衔接。

　　(3)切入、切出及接刀点位置的选择。应选在有空刀槽或表面间有拐点、转角的位置，而曲线要求相切或光滑连接的部位，不能作为切人、切出及接刀点位置。

　　数控车床车削端面加工路线如图12所示，A→B→C→Op→D，其中A为换刀点，B为切入点，C→Op为刀具切削轨迹，q为切出点，D为退刀点。

图12车削端面 

　　数控车床车削外圆的加工路线如图13所示A→B→C→D→E→F，其中A为换刀点，B为切入点，C→+D→E为刀具切削轨迹，E为切出点，F为退刀点。

图13 车削外圆 

　　(4)各部位精度要求不一致的精加工进给路线。若各部位精度相差不是很大时，应以最严的精度为准，连续走刀加工所有部位；若各部位精度相差很大，则精度接近的表面，安排在同一把刀走刀路线内加工，并先加工精度较低的部位，最后再单独安排精度高的部位的走刀路线。

　　7.4 空行程最短进给路线的确定

　　在保证加工质量的前提下，使加工程序具有空行程最短的进给路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少机床进给机构滑动部件的磨损等。

　　(1)合理设置起刀点。图14所示为采用矩形循环方式，进行粗车的一般情况示例。其对刀点D的设定，是考虑到加工过程中需方便地换刀，故设置在离零件较远处，同时将起刀点与其对刀点重合在一起，粗车的进给路线安排如下：

　　第一刀O→1→2→3→D；
　　第二刀D→4→5→6→D；
　　第三刀D→7→8→9→D。

图14 起刀点与对刀点重合粗车示例 

　　图15所示则是将循环加工的起刀点与对刀点分离，并设图示1点位置，仍按相同的切削量进行粗车，其进给路线如下：

　　第一刀1→2→3→4→l；
　　第二刀1→5→6→7→l；
　　第三刀1→8→9→10→1。

图15起刀点与对刀点分离粗车示例

　　循环加工的起刀点与对刀点分离的空行程D→1。显然，图15所示的进给路线短。该方法也可用在其他循环(如螺纹车削)切削加工中。

　　(2)合理设置换(转)刀点。为了考虑换(转)刀的方便和安全，有时也可将换(转)刀点设在离零件较远的位置处(如图中的D点)，那么，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；如果将第二把刀的换刀点也设置在图15中的1点位置上(因工件已去掉一定的余量)，则可缩短空行程距离，但一定要注意换刀过程中不能发生碰撞。

　　(3)合理应用“回零”路线。当车削比较复杂轮廓的零件而用手工编程时，为使其计算过程尽量简化，既不出错，又便于校核，编程者有时会将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”(即返回对刀点)指令返回到对刀点位置，然后再执行后续程序。这样会增加进给路线的距离，从而降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应尽量缩短前一刀终点与后一刀起点间的距离，或者使其为零，即可满足进给路线为最短的要求。

　　另外，在选择返回对刀点指令时，在不发生加工干涉现象的前提下，宜尽量采用X、Z坐标轴双向同时“回零”指令，则该指令功能的“回零”路线将是最短的。

　　7.5 特殊的进给路线

　　在数控车削加工中，一般情况下，Z坐标轴方向的进给运动都是沿着负方向进给的，但有时按这种方式安排进给路线并不合理，甚至可能车坏零件。

　　如图16所示零件加工，当采用尖头车刀加工大圆弧外表面时，有两种不同的进给路线，其结果大不相同。对于图16(a)所示的第一种进给路线(沿Z轴负方向)，因切削时尖头车刀的主偏角为100。~105。，这时切削力在X向的分力Fp将沿着如图16(c)所示的正X方向作用，当刀尖运动到圆弧的换象限处，即由负Z、负石向负Z、正X变换时，吃刀抗力F马上与传动横拖板的传动力方向相同，若丝杆螺母有传动间隙，就可能使刀尖嵌入零件表面(即“扎刀”)，其嵌入量在理论上等于其机械传动间隙量e。即使该间隙量很小，由于刀尖在X方向换向时，横向拖板进给过程的位移量变化也很小，加上处于动摩擦与静摩擦之间呈过渡状态的拖板惯性的影响，仍会导致横向拖板产生严重的爬行现象，从而大大降低零件的表面品质。

图16加工圆弧外表面两种不同进给路线受力分析

　　对于图16(b)所示的进给方法，因为尖刀运动到圆弧的换象限处，即由正Z、负X向正Z、正X方向变换时，如图16(d)吃刀抗力E与丝杠传动横向拖板的传动力方向相反，不会受丝杆螺母传动间隙的影响而产生嵌刀现象，所以图16(b)所示进给路线是较合理的。

　　此外，在车削螺纹时，有一些多次重复进给的动作，且每次进给的轨迹相差不大，这时进给路线的确定可采用系统固定循环功能。

8 结束语

　　通过分析金属材料的切削加工刀具耐用度及加工表面品质特性，确定车削加工方案，根据设计图纸数控加工工艺性、构成零件轮廓的几何元素条件、工件结构的工艺性对零件的加工工艺进行研究，合理安排加工工序，布置加工工步顺序和最佳进给路线，完整地分析了数控车削加工工艺设计过程。加工工序的设计和最佳迸给路线的设计，目前仍然是数控机床重点研究方向。