数控车削套筒类零件加工工艺分析

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Analysis of the M anufacturing Process of CNC Turning Sleeve PartsGA0 Guan-weiSchool of Mechanical and Electrical Engineering，Northeast Forestry University，Harbin Heilongjiang 150040，ChinaAbstract：The overseas development state of CNC turning is stated and through a typical example of sleeve type partsprocessing，the process flow and matters needing atention in the man ufacturing process of such components are introduced，which can provide reference for the actual manufacturing of sleeve type parts.

Key words：CNC turning；sleeve machining；process analysis数控车床作为机电-体化的典型产品，在数控机床中占有很大比例，车床制造业是金属切割机床制造业中的最大产业之-。自20世纪中期数控技术问世以来，数控机床给机械制造业带来了革命f生的变化。伴随着新型数字控制器的不断发展，以及机床自身结构、制造工艺和加工精度等方面的不断改进和提高，近年来，数控车床越来越向品种多样化、功能专-化和结构模块化的方向发展1圳。及时了解国内外数控车床的发展现状和趋势，掌握最新技术的发展动向，有助于进-步提高我国数控车床的技术水平。

1 数控车削领域国内外研究现状1.1 国外研究现状美国、德国、日本等发达国家对数控车床的研究起步较早，在数控车床设计、制造及应用等方面技术较为成熟 ，主要特点如下。

1数控车床多轴加工高速、高效、高精，且实现了加工过程的纳米控制。

2数控车床多轴多任务加工范围遍及汽车、船舶、收稿日期：2013-06-25民用、航空航天及能源等许多领域。

5不断加大对 CAD/CAM技术的投入力度，大幅度提高了加工效率。

1.2 国内研究现状我国对数控车床的研究始于 20世纪 70年代，经过近40年的发展，已经有了-定的生产规模，形成了自己的数控车床类型，主要有经济型卧式数控车床平床身卧式数控车床、普及型数控车床斜床身数控卧式车床和数控立式车床和中高档数控车床3轴控制以上三种形式H。特别是从十五”规划至今，国产数控车储展迅速，通过技术引进、消化吸收和自主创新，我国目前已能自主开发设计各种中高档数控车床，国产数控车床的品种及规格齐全，质量稳定，已进入实用和发展阶段。

与国外的先进数控车床技术相比，我国的车床制造业还存在许多问题，为了缩短差距，未来我国数控车第10期 高冠维：数控车削套筒类零件加工工艺分析 51床还需要及时进行技术革新，以适应数控车床高性能、高精度、高速度、高柔性化和拈化的发展趋势。

2 数控车削套筒类零件2.1 数控车削的特点数控车床主要适合加工回转体类零件，因其具有加工精度高、可自动变速、能作直线运动和圆弧插补等特点，所以适合加工的工件类型和范围比普通车床宽泛很多5。具有下列几种特征的回转体类零件特别适合数控车削加工。

2.2 套筒类零件特点及加工方法在机械零件中，套筒类零件是指回转体零件中的空心薄壁件，主要起支承或导向作用，其应用广泛，如滑动轴承、钻套、导向套、轴承衬套、气缸套、油缸套等 不同功能的套筒类零件，在结构上有很大差异，但都具有以下共同特点。

由套筒类零件的特点可知其适合数控车削加工，加工后的套筒类零件产品质量-致性好，尤其是在加工轮廓不规则、复杂曲线或曲面、多工艺复合加工和要求精度高的产品时，其优点是传统加工方法无法比拟的。

3 数控车削套筒类零件加工的主要工艺问题3.1 位置精度在套筒类零件加工中，需要保证其内外圆的位置精度，即保证内外圆同轴度以及轴线与端面的垂直度，应用的关键技术主要有以下三点。

1-次安装加工出所有内外圆面及端面。该工艺主要适用于零件结构特征允许在-次安装后即可加工出全部有位置精度要求的尺寸。此时，为便于装夹工件，毛坯往往采用多件组合的棒料，适用的机床类型多见于自动车床或转塔车床等。

2全部加工分在几次安装中进行。此时通常先加工孔，然后以孔为定位基准加工外圆面。这种工艺加工套筒可有效解决镗孔和磨孔过程中因镗杆、砂轮杆刚性差而引起的误差。

3主要表面加工分在几次安装中进行。此时通常先加工外圆，然后以外圆表面为定位基准加工内孔。采用这种工艺往往需要采用定心精度较高的夹具，以保证工件获得较高的同轴度。

3.2 防止变形套筒类零件的主要特点是壁薄，该类零件在加工过程中常因夹紧力、切削力和切削热的作用而引起变形，为防止变形常采取以下措施。

1粗加工与精加工分开进行。为减少切削力和切削热的影响，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。

2减少夹紧力的影响，主要有以下方法：①径向夹紧时，夹紧力应分布在较大的面积上，以孔定位时，宜采用张开式心轴装夹。②夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位，以改善夹紧力作用下薄壁零件的变形。③将径向夹紧改为轴向夹紧，以改变夹紧力的方向。④在工件设计上加强刚性的工艺凸台或螺纹，通过采用特殊结构的卡爪夹紧，并在加工终了时将凸边切去以减少变形的产生。

3减少切削力或将热处理工艺设置在粗、精加工之间等措施也是防止变形的有效方法。

3.3 内孔加工加工套筒孔径小于50ram的内孔时，宜采用钻、扩、铰的方法；孔径较大时则宜采用钻孔后镗削或直接镗孔的方法。加工淬硬套筒时宜采用磨孔的方法，精密孔宜采用高精度磨削、研磨、珩磨或抛光的方法7。对套筒类零件的内孔精度与表面粗糙度要求均较高，-般为T7，特殊精密的可达 T6；表面粗糙度 Ra取 1.6～0.1 m，油缸内孔的粗糙度为0.4～0.2 m。外圆的尺寸精度为T5～r丌；表面粗糙度Ra取6.3-0.8 m。

4 应用MasterCAM软件加工套筒类零件4.1 加工流程分析根据零件外形及加工工艺特点，在 MasterCAM中绘制零件几何外形，确定毛坯尺寸及夹具设置后，开始执行数控车削加工操作，加工流程如图1所示。

4.2 套筒类零件加工工艺方案确定4.2.1 装夹方式与定位数控车削套筒类零件时，如果是单件小批量生产应优先选用组合夹具、通用夹具或可调夹具；成批生产时则应尽量选用专用夹具。套简类零件加工中应旧能做到-次装夹完成全部或大部分待加工表面的加工，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度，对于套筒类零件通常以内孔作为定位基准。以图252 林 业 机 械 与 木 工 设 备 第4l卷图 1 加工流程图所示的套筒零件加工图为例，已知该零件的外圆柱面已加工完成，零件选用的毛坯材料为45钢，毛坯尺寸为b65mmx80mm，无热处理和硬度要求；该零件为典型的回转体零件，其车削加工性能良好；选取常用的三爪卡盘夹紧毛坯外圆并使其伸出60ram，-次装夹即可完成。

图2 套筒零件加工图4.2.2 刀具的选择原则数控切削时，优先选用标准刀具，其次选用复合刀具和专用刀具，此外还需考虑刀具的使用寿命。由于刀具使用寿命除与刀具材料、工件材料有关外，还与刀具的切削条件有关，所以在套筒类零件加工中，在零件形状允许的情况下应旧能使用直径较大的刀具以延长其使用寿命，提高生产效率。

4.2.3 切削用量和加工余量确定在套筒类零件加工时，考虑到切削用量与刀具耐用度的关系，粗加工时优先选择大的切削用量，其次考虑采用大的进给量，最后考虑选择合理的切削速度。精加工时应选用较小的背吃刀量和进给量，旧能地提高加工速度，由于影响精加工精度的往往是刀具刀尖的磨损，因此应在最佳切削速度范围内，选用耐磨性好的刀具材料。当套筒类零件加工中涉及螺纹加工时，需要特别注意主轴转速不宜过高。

结合以上注意事项设定图2所示套筒零件的切削用量和加工余量如下。

1背吃刀量：轮廓粗车时选择ap2mm，精车a。0.25ram；车削螺纹时选择a 0.4ram，精车a。0.1mm。

2切削速度：车削直线和圆弧时，查表选择切削速度为 v。粗40m/rain、v 70m/min。

3主轴转速：应用公式 n1000vdTrD计算主轴转速粗车时工件直径选择65mm，精车时工件直径取平均值，确定主轴转速n粗250r/min、n精600r/rain。车削螺纹时主轴转速为 n320r/min。

4进给速度 ：粗车时进给速度为0.2mm/r、精车为0.05mrn/r。

5加工余量：粗加工外圆、长度轮廓留下加工余量为 0.25-0.5ram。内外圆的同轴度-般要求较高，取值在 0.O1～O.05mm之间；此外不同的套筒类零件端面与轴线的垂直度要求也不同，应满足实际要求。

由1～5提供的各参数值绘制数控加工工艺卡，见表 1，以此为依据即可进行数控加工程序的编制及零件的加工。

4.3 刀具路径后处理刀具路径后处理是将刀位加工文件转换成符合数控机床要求的指令代码和程序格式的过程83。CMCO-Edit软件程序中提供了数据编辑与处理、文件智能比较、表 1 数控加工工艺卡第10期 高冠维：数控车削套筒类零件加工工艺分析 53DNC传输及刀位轨迹仿真等功能 ，在 MasterCAM中设置 CMCO-Edit后处理接口，可以方便地查看 NC数控程序及仿真模拟过程。在后处理窗口中可以查看到如图3所示的NC数控程序及仿真模拟过程。

图3 后处理窗口5 小 结数控车床作为高效率的加工设备，要充分发挥其高效自动化的特点，必须实时掌握国内外最先进的加工技术，明确特定加工对象的特征，采用合理的加工工·◆ 。 ◆ -◆ -◆ - ◆ -o--◆ ◆ 。 ◆ ·◆ 。

·征订启事·艺才能得到最优的加工方案。本文着重叙述了数控车削套筒类零件的加工特点及注意事项，可为实际应用提供参考依据。