数控车削加工工艺

数控车削加工工艺

学生姓名： 吴帅杰

学 号： 100163050

班 级： 机电一班

专 业：机械设计制造及其自动化

学 院： 工学院

指导教师： 闫存富

数控车削加工工艺

摘 要

数控技术及数控机床的不断发展和应用领域的扩大，显示了数控加工技术对

国内的一些重要行业（汽车、轻工、农业、建筑等）的发展起着越来越重要的作

用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的

重要手段和标志。因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术

可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。

而对于数控加工, 无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件

进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。并在加工过程

掌握控制精度的方法, 才能加工出合格的产品。

本次设计内容介绍了数控车削的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步

骤。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效

率，简化工序等方面的优势。

关键词： 工艺分析，数控加工，加工方案，高精度

The Numerical Control Turning Process Technology

Numerical control technology and numerical control machine

tool unceasing development and application domain expansion,

shows that the numerical control processing technology to

domestic some important industry (automobile, light industry,

agriculture, construction and so on) development plays a more

and more important role, the realization of automation,

adaptable, integrated production of an important means ,High

speed, high precision machining technology can greatly improve

efficiency, improve the quality and grade of the products,

shorten production improve the market competition ability.

whether manual programming or automatic programming, enrolled

ChengQian are to the processing of parts for process analysis,

choose the right tool, to determine the cutting dosage. The

accuracy of the method, we can work out qualified products.

The design content introduces the nc machining characteristics,

process analysis and the general procedure of the numerical

control programming. fully embodies the numerical control

equipment in the guarantee machining accuracy, processing

efficiency, simplify the advantages of the process.

Key words: process analysis, numerical control processing,

processing scheme, high precision.

引 言

数控技术是先进制造技术的基础，它是综合应用了计算机、自动控制、电气

传动、自动检测、管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体

设备，数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床和数控装备已成为体现国家

制造业的核心部分，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的

高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。

本文主要讨论数控车床车削加工工艺，结合零件图对数控车削零件进行讲

解。主要内容有加工工艺分析、刀具的选用、切削用量的选择，工件的定位装夹，

加工顺序结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，刀具加工路线的确定，

数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过

程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选

用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削

参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。

最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。

零件结构工艺分析

1.1 零件图分析

在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数

控车削加工应考虑以下几方面：

1、构成零件轮廓的几何条件。

2、尺寸精度要求。

3、形状和位置精度的要求。

4、表面粗糙度要求。

1.2 工件的加工顺序

1 连续进行间隔式暂停

对连续运动轨迹进行分段加工，每相邻加工工段中间用G04指令功能将隔

开并设定较短的间隔时间（0.5s ）。其分段多少，视断屑要求而定。

2 进、退刀交换安排

在钻削深孔等加工中，可通过工序使钻头钻入材料内一段并经短暂延时后，

快速退出配件后在钻入一段，并依次循环，以满足断屑、排泄的要求。

3 进给方向的特殊安排

Z 轴方向的进给运动在沿负轴方向走刀时，有时并不合理，甚至车坏工件。

1.3 确定加工方案

零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达

到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正

确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。

拟定加工工艺路线

2.1 工序的划分

数控机床与普通机床加工相比较，加工工序更加集中，根据数控机床的

工特点，加工工序的划分有以下几种方式：

1 根据装夹定位划分工序

这种方法一般适应于加工内容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部

分，每道工序加工其中一部分。如加工外形时，以内腔夹紧；加工内腔时，以

外形夹紧。

2 按所用刀具划分工序

为了减少换刀次数和空程时间，可以采用刀具集中的原则划分工序，在一次

装夹中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再换第二把刀，加工其他部

位。在专用数控机床或加工中心上大多采用这种方法。

3 以粗、精加工划分工序

对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度，变形等因素，可按粗、

精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。

在工序的划分中，要根据工件的结构要求、工件的安装方式、工件的加工工

艺性、数控机床的性能以及工厂生产组织与治理等因素灵活把握，力求合理。

2.2加工顺序的安排

加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况，选择工件定位和安装方式，

重点保证工件的刚度和加工精度，不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安

排应遵循以下原则：

1、上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧

2、先加工工件的内腔后加工工件的外轮廓

3、在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。

4、合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动

系统反向间隙而产生的定位误差。

5、以相同的装夹方式或同一把刀加工的工序尽可能采用集中的连续加工，

减少重复装夹、更换刀具等辅助时间。

2.3 控机床加工工序和加工路线的设计

加工路线的设定是很重要的环节，加工路线是刀具在切削加工过程中刀位点

相对于工件的运动轨迹，它不仅包括加工工序的内容，也反映加工顺序的安排，

因而加工路线是编写加工程序的重要依据。

确定加工路线的原则：

1、加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。

2、设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。

3、简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。

4、据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加

工次数。

工件的夹具选择和装夹

3.1夹具的分类：

机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、

钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分

类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具

等。按专门化程度可分为以下几种类型的夹具：

通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的

夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单

件小批生产。

专用夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，

操作方便，主要用于固定产品的大量生产。

组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件

组装而成的夹具。使用完毕后，可方便地拆散成元件或部件，待需要时重新组合

成其他加工过程的夹具。适用于数控加工、新产品的试制和中、小批量的生产。

数控机床夹具常用通用可调夹具、组合夹具。

3.2工件在数控车床上的装夹：

1、常用装夹方式：三爪自定心卡盘装夹；两顶尖之间装夹；卡盘和顶尖装

夹；双三爪定心卡盘装夹。

2、采用找正的方法：找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线（同时也

是工件坐标系Z 轴）找正到与车床主轴回转中心重合。一般为打表找正。通过调

整卡爪，使工件坐标系Z 轴与车床主轴的回转中心重合。

3、薄壁零件的装夹：薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用开

缝套筒或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形。也可以改变夹紧力的作用

点，采用轴向夹紧的方式。

3.3夹具的安装要点

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。

数控刀具选择及切削用量

4.1刀具材料选择

数控车床使用的刀具材料一般为高速钢、硬质合金、涂层硬质合金和陶瓷。

在数控切削加工时，数控刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大

的压力和摩擦，数控刀具在高温下进行切削的同时，还承受切削力、冲击和振动，

因此数控刀具材料应满足以下基本条件：

1、硬度 刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度应在62HRC

以上，并要求保持较高的高温硬度。

2、耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料力学性能、组

织结构和化学性能的综合反映。

3、强度和韧性 一种好的刀具材料，应根据它的使用要求，兼顾硬度和耐

磨性两方面的性能，有所侧重。满足高切削力、冲击和振动的条件。

4、耐热性 数控刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧

性，并有良好的抗扩散、抗氧化能力。

5、导热性和膨胀系数 在其他条件相同的情况下，刀具材料的热导率越大，

则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。线膨胀系

数小，则可减少刀具的热变形。

4.2. 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

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。

4.3 确定切削用量

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人

程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，

需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗

糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，

最大限度提高生产率，降低成本。

结束语：

本文在老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感

受着老师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向老师表示深深的感谢和

崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本论文能够顺利的完成，也归功于老师的认

真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在

网上也搜集了不少相关资料，才使我的论文工作顺利完成。

参考文献：

[1]数控技术毕业设计指导. 杨良根. 吴青松. 何世松主编. 北京理工大学出版

社.2009.

[2]数控加工工艺. 庞浩. 李文星主编. 北京理工大学出版社.2007.

[3]数控加工技术基础. 韩志宏、揭晓主编. 电子工业出版社.2007.

[4]数控机床构造. 蔡厚道主编. 北京理工大学出版社.2010.