加工工艺路线拟订方法论

1.加工路线的确定原则

在数控加工中，刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称为加工路线。加工路线的确定与工件的加工精度和表面粗糙度直接相关，其确定原则如下：

1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。

2）使数值计算简便，以减少编程工作量。

3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。

4）加工路线还应根据工件的加工余量和机床、刀具的刚度等具体情况确定。

2.数控车床加工路线的确定

（1）圆弧车削加工路线

1）车锥法（图2-3a）。根据加工余量，采用圆锥分层切削的办法将加工余量去除后，再进行圆弧精加工。采用这种加工路线时，加工效率高，但计算麻烦。

2）移圆法（图2-3b）。根据加工余量，采用相同的圆弧半径，渐进地向机床的某一坐标轴方向移动，最终将圆弧加工出来。采用这种加工路线时，编程简便，若处理不当，会导致较多的空行程。

3）车圆法（图2-3c）。在圆心不变的基础上，根据加工余量，采用大小不等的圆弧半径，最终将圆弧加工出来。

4）台阶车削法（图2-3d）。先根据圆弧面加工出多个台阶，再车削圆弧轮廓。这种加工方法在复合固定循环中被广泛使用。

图2-3 圆弧车削方法

a）车锥法 b）移圆法 c）车圆法 d）台阶车削法

（2）圆锥车削加工路线

1）平行车削法（图2-4a）。刀具每次切削的背吃刀量相等，但编程时需计算刀具的起点和终点坐标。采用这种加工路线时，加工效率高，但计算麻烦。

2）终点车削法（图2-4b）。采用这种加工路线时，刀具的终点坐标相同，无需计算终点坐标，计算方便，但每次切削过程中背吃刀量是变化的。

3）台阶车削法（图2-4c）。先根据圆弧面加工出多个台阶，再车削圆弧轮廓。这种加工方法在复合固定循环中被广泛使用。

图2-4 圆锥车削方法

a）平行车削法 b）终点车削法 c）台阶车削法

（3）螺纹加工路线的确定(www.xing528.com)

1）螺纹的加工方法。

①直进法（图2-5a）。螺纹车刀X向间歇进给至牙深处。采用此种方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀的三面都参加切削，导致加工排屑困难，切削力和切削热增加，刀尖磨损严重。当进给量过大时，还可能产生“扎刀”和“爆刀”现象。

②斜进法（图2-5b）。螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处。采用此种方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀始终只有一个侧刃参加切削，从而使排屑比较顺利，刀尖的受力和受热情况有所改善，在车削中不易引起“扎刀”现象。

③交错切削法（图2-5c）。螺纹车刀沿牙型角方向交错间隙进给至牙深，这种方法与斜进法相同。

图2-5 螺纹的几种切削方法

a）直进法 b）斜进法 c）交错切削法

2）螺纹轴向起点和终点尺寸的确定。在数控机床上车螺纹时，沿螺距方向的Z向进给应和机床主轴的旋转保持严格的速比关系，但在实际车削螺纹开始时，伺服系统不可避免地有一个加速的过程，结束前也相应有一个减速的过程。在这两段时间内，螺距得不到有效保证。为了避免在进给机构加速或减速过程中切削，故在安排其工艺时要尽可能考虑合理的导入距离δ₁和导出距离δ₂，如图2-6所示。

图2-6 螺纹切削的导入/出距离

δ₁和δ₂的数值与机床拖动系统的动态特性有关，还与螺纹的螺距和螺纹的精度有关。一般δ₁取2P～3P，对大螺距和高精度的螺纹则取较大值；δ₂一般取P～2P。若螺纹退尾处没有退刀槽时，其δ₂=0。这时，该处的收尾形状由数控系统的功能设定或确定。

3）螺纹加工的多刀切削。如果螺纹牙型较深或螺距较大，可分多次进给。每次进给的背吃刀量用实际牙型高度减精加工背吃刀量后所得的差，并按递减规律分配。常用普通螺纹切削时的进给次数与背吃刀量可参考表2-1选取。

3.大余量毛坯切削循环加工路线

在数控车削加工过程中，考虑毛坯的形状、零件的刚性和结构工艺性、刀具形状、生产率和数控系统具有的循环切削功能等因素，大余量毛坯切削循环加工路线主要有“矩形”复合循环进给路线和“仿形车”复合循环进给路线两种形式。

表2-1 常用普通螺纹切削时的进给次数与背吃刀量

“矩形”复合循环进给路线如图2-7所示，为切除图示双点画线部分的加工余量，粗加工走的是一条类似于矩形的轨迹，粗加工完成后，为避免在工件表面出现台阶形轮廓，还要沿工件轮廓并按编程要求的精加工余量走一条半精加工的轨迹。“矩形”复合循环轨迹加工路线较短，加工效率较高，通常通过数控车系统的轮廓粗车循环指令来实现。

“仿形车”复合循环进给路线如图2-8所示，为切除图示双点画线部分的加工余量，粗加工和半精加工走的是一条与工件轮廓相平行的轨迹，虽然加工路线较长，但避免了加工过程中的空行程。这种轨迹主要适用于铸造成形、锻造成形或已粗车成形工件的粗加工和半精加工，通常通过数控车系统的“仿形车”复合循环指令来实现。

图2-7 “矩形”复合循环进给路线

图2-8 “仿形车”复合循环进给路线