车床加工论文（精选8篇）
[课题编号] 项目一
（P1~15）
[课题名称] 普通车床加工技术入门
[教学目标与要求]
一、知识目标
1．了解CA6140车床主要部件名称、用途及传动系统 2．了解普通车床的加工范围、切削用量
3．熟悉机床的日常一级维护工作和管理知识及车工安全技术守则 4．了解工量具定置管理
二、能力目标
1．会作好车床的日常维护工作
2．会正确操作机床，选择合适的切削用量
3．熟悉车工安全技术守则的要求，会合理安排工量具
三、素质目标
1．了解普通车床的各部件功用及传动路线 2．会调换主、从动运动的参数，并操作车床 3．会使用工量具，并作定置管理
4．会保养机床，做好日常维护，熟悉安全技术守则
四、教学要求
1．熟悉CA6140车床各部件的功用，了解传动路线，会变换主轴和进给运动参数。能读懂型号的含义
2．了解普通车床的加工内容，会按公式初选切削用量 3．会对机床作日常维护，遵守车工安全技术守则 [教学重点] 1． 会操作车床，会调整参数
2． 会维护车床，懂得遵守车工安全技术守则的重要性 [难点分析] 1． 传动系统图表达的传动路线
2． 切削用量的确定，理论值与实际值的差别如何确定 [分析学生] 1． 第一次上机操作，要克服心理障碍，特别是女生，既要能上机操作，以要遵守安全操作守则
2． 要重视车床的日常维护工作，要像爱护自己一样来爱护机器 [教学思路设计] 1． 理论教学与现场教学相结合，边讲边结合车床操作演示 2． 示范—练习—指导—总结 [教学安排] 4+6学时 [教学过程]
一、开场白 1．自我介绍
2．本课程特点：理论联系实际，用理论来指导实习3．听从指导教师的安排，自觉遵守劳动纪律和操作规程
二、新课教学
1．C6136车床的基本参数及功用
2．了解C6136车床型号的含义及各主要部件的名称及期用途
3．了解卧式车床的传动系统，重点是主运动及纵向运动和快速运动 4．熟悉车床主运动和进给运动的组数和最大与最小转速与进给量
5．会对机床进行空运转，并变换运动速度，熟悉车床的加工范围。了解待加工表面、已加工表面和加工表面的含义。这里要注意防止车刀撞击卡盘，造成事故
6．会按公式计算不同工件的切削速度，求同主轴的转速，会按精、精车选择不同的进给量和背吃刀量
7．熟悉车床铺的日常保养要求及保养内容
8．熟悉工、量具的安置规则和安全技术守则的内容，保证加工质量和人身操作安全。防止出现人身和机械事故。特别不允许出现刀架撞击卡盘的事故发生
三、小结
1．车床是最常用的机械加工设备
2．注意遵守操作规程和安全技术守则，确保人身安全
3．会操作车床空运行，变换运动参数，是操作机床的基本要求 [作业布置] P15，1~6 [教学后记]
我厂生产的某种制动鼓盘车床, 是我们的一个重要产品, 在出口贸易中起举足轻重的作用。该车床用于小汽车制动盘/鼓的表面加工, 能够达到或超过制造商出厂参数。但长期以来, 纵向变速箱体摆动的问题一直困扰着我们。该箱体摆动, 直接影响加工出来的制动盘质量。因此, 我们考虑设计车床夹具加以改善。
1 加工零件与加工设备分析
纵向变速箱分箱体和箱盖两部分, 均为铸铝件, 箱体和箱盖轴承座孔要有较好的同轴度, 保证丝杠旋转过程中具有较好稳定性。该变速箱是个重要件, 直接影响加工出来的制动盘质量, 也是决定设备品质的关键件。如图1。
2 纵向变速箱工艺分析
原工艺是:采用车床四爪卡盘, 将箱体和箱盖轴承座孔分开加工, 再以加工完的孔定位, 合箱。即使这样, 箱体和箱盖轴承座孔不是一次装夹定位下来的, 难以保证两孔同轴度。因此, 我们考虑先将箱体轴承座孔加工出来, 合箱, 然后利用夹具加工箱盖上的轴承座孔。这样, 两个轴承座孔能够保证较好同轴度。经过认真思考, 我们设计了一套车床夹具。
3 车床夹具的设计
既然箱体轴承座孔加工出来了, 我们就以该孔定位, 加工箱盖上的轴承座孔。为保证加工表面与车床主轴轴线的正确位置, 夹具必须与车床主轴可靠联接, 才能保证工件加工精度。
因此, 我们利用车床主轴前端莫氏锥孔定位。该夹具的心轴以其尾锥与车床主轴的锥孔相配合定心, 并利用心轴尾锥端面的螺钉孔, 用拉杆拉紧。
4 车床夹具几个重要件的设计与工艺分析
心轴:前端与箱体加工后的轴承座孔间隙配合, 工件靠平的端面要与Φ62定位轴垂直, 后面锥柄与车床的主轴内锥孔配合, 需要表面淬火增加硬度, 然后, 磨成与主轴内锥孔相同的莫氏锥度, 尾锥端面的螺钉孔, 作为拉杆拉紧的接口 (见图2) 。
定位板:作为工件与夹具联接的载体, 同时连接心轴与工件, 工艺重点是磨平两面, 保证两面平行度 (见图3) 。
压板:焊接两个较长压板, 增加力度, 用两个双头螺栓, 压到图示的施力点上。
侧支钉:作为工件的附助支撑, 防止由于压板没压紧, 造成工件转动。它下面拧到定位板上, 侧面用紧定螺钉顶到箱体上。
综上所述, 该工装定位准确, 结构简单, 并且容易加工制造。
5 车床夹具的使用效果
在生产实践中, 采用此工装, 工件表面质量良好, 加工精度高, 满足生产使用要求, 达到了较理想的效果。
6 结语
通过上述工装夹具设计制造, 为我们研究同类产品加工工艺提供了很好的范例, 对夹具作用增加了认识。它主要有以下几方面。
(1) 保证产品质量。在机械加工中使用夹具, 工件加工表面尺寸及位置精度等, 均由夹具保证。如加工前把机床与刀具调整好, 就可以获得稳定的加工精度, 在批量生产中能保证零件的互换性。
(2) 提高生产率和降低加工成本。工件在夹具中安装, 一般不需找正, 可以省去划线工序, 减少辅助时间, 提高生产率, 并且减轻工人劳动强度。
机床夹具在机械加工中起重要作用。夹具设计, 不仅是新产品投产的重要工艺措施, 也是提高生产率和保证产品质量的主要技术途径。在工作中, 我们还要不断学习, 努力提高, 不断创新, 设计出更多更好的工装夹具。
摘要：本文简述了机床夹具在机械加工中的作用, 并详述了加工变速箱中的应用。
关键词：数控车床 车削加工工艺 工艺分析
数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
数控车削是数控加工中用得最多的加工方法之一。数控车床上能完成内外回转体表面的车削、钻孔、镗孔、铰孔、切槽、车螺纹和攻螺纹等加工操作。制定零件的车削加工顺序一般遵循下列原则：先粗后精、先近后远、内外交叉、基面先行。划分加工工序应遵循保持精度原则和提高生产效率原则。数控车床适合加工的零件类型有：轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件、精度要求高的回轉体零件、带特殊螺纹的回转体零件。
数控车削加工零件的工艺性分析从以下几个方面入手：零件图的分析（包括零件的尺寸标注方法、几何要素、精度及技术要求的分析），结构工艺性分析以及零件安装方式的选择（力求设计、工艺与编程计算得基准统一，尽量减少装夹次数在一次装夹后完成所有表面的加工）。本文侧重从以下几个方面谈谈数控车床加工工艺的问题：
一、图样分析
零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性,选择工艺基准。
1、选择基准
零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点,以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程,又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。
2、节点坐标计算
在手工编程时,要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。
3、精度和技术要求分析
对被加工零件的精度和技术进行分析,是零件工艺性分析的重要内容,只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上,才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。
二、工序工步设计
1、工序划分：
在数控车床上加工零件,常用的工序的划分原则有两种。
(1)保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中,粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。 为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响,则应将粗、精加工分开进行。
(2)提高生产效率原则。为减少换刀次数,节省换刀时间,提高生产效率,应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后,再换另一把刀来加工其他部位,同时应尽量减少空行程。
2、确定加工顺序
制定加工顺序一般遵循下列原则:
(1)先粗后精。按照粗车半精车精车的顺序进行,逐步提高加工精度。
(2)先近后远。离对刀点近的部位先加工,离对刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。此外,先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性,改善其切削条件。
(3)内外交叉。对既有内表面又有外表面需加工的零件,应先进行内外表面的粗加工,后进行内外表面的精加工。
(4)基面先行。用作精基准的表面应优先加工出来,定位基准的表面越精确,装夹误差越小。
三、刀量具
1、工件的装夹与定位
数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面,尽量减少装夹次数,以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件,通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件,则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外,还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择 。
2、刀具选择
刀具的使用寿命除与刀具材料相关外,还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大,能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下,采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命,提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。
四、切削用量
数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S(或切削速度υ)及进给速度F(或进给量f )。
切削用量的选择原则,合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求,以及刀具的耐用度去选择,也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则是:粗车时,首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap;其次选择较大的进给量f;最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度υ。增大背吃刀量可减少走刀次数,提高加工效率,增大进给量有利于断屑。精车时,应着重考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高加工效率,因此宜选用较小的背吃刀量和进给量,尽可能地提高加工速度。主轴转速S(r/min )可根据切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000/πD(D为工件或刀/具直径 mm)计算得出,也可以查表或根据实践经验确定。
数控机床作为一种高效率的设备,欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点,除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外,还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺,以得到最优的加工方案。
参考文献：
[1]陈建环．数控车削编程加工实训[M]．机械工业出版社，2011.04.01
[2]黄华．数控车削编程与加工技术[M]．机械工业出版社，2008.08.01
数控车床集电信号，机械操控，液压控制，微电子技术的综合载体，其工作原理是该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，数控车床有一个专门的操作平台，供程序员进行编程处理，要按照编码把要加工的工件详细信息输入进数控机床里，通过微电子芯片进行运算，指定机床的加工方案，一台数控车床，要想应用首先是设定程序加工程序，拿过来一个零件样本，通过人工分析，确定加工的方式方法，选择道具与夹具，然后确定刀的走向以及路线，深浅等等，编程人员要对零件样本进行检查，确定几何形状，尺寸及工艺要求进行分析，并且结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。只有这样才能做出符合规格，精密度高的零件。
2.2 数控车床加工工艺处理和数控车床编程
数控车床编程首先分为四步，第一步是：明确加工工艺的过程。要通过专业的数控车床编程人员对示例工件进行该有的分析，确定工件是由什么几何图形组成，是由什么材料制成，选择什么刀具，选择什么样的夹具，从哪下刀，刀的走线，线的深浅等等都要通过一个优秀的数控车床的编程人员来事先设定好的，所以一个工件是否能制造成功，编程人员的经验是非常重要的。第二步是：精确的测量值计算，在经过了第一个步骤以后，编程人员要运用测量工具，测量刀的走位，以及刀是以什么中心运动的，只有这样才能获取到刀位的测量数据。一般的数控系统里会提供一些常规的集合图形的数据，如圆形，直线型等等，但是注意在加工，如果刀工轨迹有误的话，工件指定不合乎规格，如果这种不合乎规格的工件，流入市场会给人民生命财产安全造成隐患，所以一定要有检测员检测，否则难以完成。第三步，编制加工程序和校验方法，经过以上两个步骤以后，便可以写程序来加工工件了，编写程序编制人员使用数控系统程序指令，按照数控车床厂家规定的程序格式输入，程序录入人员，必须对该机床的功能了如指掌，对代码程序也要非常熟悉，才能完成工件制作程序的设定工作。第四步骤 序检验及试切削，在系统中输入以编写好的程序，在正式发表之前检验。通常可采用机床空运转的方式来检查。
3结论
社会进步发展，工业水平也不断发展，所以数控车床的应用于众多的工厂，在生产中，现在很多工作都讲究自动化，从工厂到银行，从学校到研究院各个都讲究办公自动化，那么什么是自动化，就是一切尽量通过电脑，机械来完成生产，安装等一系列的工作，自动化的特点就是工件精度高准、确性高，节省人力，工作效率高，自动化系统有着非常深远的意义。自动化系统不仅能够提升传统制造水平，而且能够满足高技术发展要求。由于数控机床的参与，大大节省了人力，使产品得到了质的飞跃，工业水平是衡量一个国家的标准，在工业发达的国家，包括美国，英国，德国等，其应用是非常广泛的，我国还处在发展中阶段，所以工业水平有待提高。
参考文献
[1]李艳霞.数控机床及应用技术.人民邮电出版社，1992-.
[2]严建红.数控机床原理及应用.2版，机械工业出版社，-.
全面介绍了数控车床加工过程中的刀具补偿，并且对数控车床不具备刀具半径补偿功能时的刀具补偿计算方法进行了阐述。数控车削刀具半径补偿是数控系统中的重要功能, 正确地使用该功能, 在数控车削加工实践中能起到保证产品质量和提高生产效率的作用。通过刀具半径补偿的矢量分析和应用, 介绍刀具半径补偿在数控车削编程加工中的正确使用方法。关键词：数控车床；加工；刀具补偿 Abstract:
A comprehensive introduction of CNC lathe machining process, and the blade compensating for CNC lathe tool radius compensation function does not have the blade compensating calculation method is discussed in this paper.The numerical control turning tool radius compensation is the important function of CNC system, correctly use the function, in the numerical control turning processing practice can play to ensure the product quality and improve production efficiency.Through the compensation for the tool radius vector analysis and application is introduced, and the tool radius compensation in the numerical control turning processing the correct use of programming method.Keywords: CNC lathe, Processing;Blade compensating
前言
数控车床通常连续实行各种切削加工，刀架在换刀时前一刀具刀尖位置和新换的刀具位置之间会产生差异，刀具安装也存在误差、刀具磨损和刀尖圆弧半径等误差，若不利用刀具补偿功能予以补偿，就切削不出符合图样要求形状的零件。此外，合理利用刀具补偿还可以简化编程。数控车床的刀具补偿可分为两类，即刀具位置补偿和刀具半径补偿。在车削过程中，刀尖圆弧半径中心与编程轨迹会偏移一个刀尖圆弧半径值r,用指令补偿因刀尖半径引起的偏差的这种偏置功能，称为刀具半径补偿。
具有补偿功能的数控车，编程时，不用计算刀尖半径中心轨迹，只要按工件轮廓编程即可(按照加工图上的尺寸编写程序)；在执行刀具半径补偿时，刀具会自动偏移一个刀具半径值；当刀具磨损，刀尖半径变小；刀具更换，刀尖半径变大时，只需更改输入刀具半径的补偿值，不需修改程序。补偿值可通过手动输入方式，从控制面板输入，数控系统自动计算出刀具半径中心运动轨迹。
第一章 刀具半径补偿的简介
一.刀具半径补偿
1.刀具半径补偿的概念
正像使用了刀具长度补偿在编程时基本上不用考虑刀具的长度一样，因为有了刀具半径补偿，我们在编程时可以不要考虑太多刀具的直径大小了。刀长补偿对所有的刀具都适用，而刀具半径补偿则一般只用于铣刀类刀具。当铣刀加工工件的外或内轮廓时，就用得上刀具半径补偿，当用端面铣刀加工工件的端面时则只需刀具长度补偿。因为刀具半径补偿是一个比较难以理解和使用的一个指令，所以在编程中很多人不愿使用它。但是我们一旦理解和掌握了它，使用起来对我们的编程和加工将带来很大的方便。当编程者准备编一个用铣刀加工一个工件的外形的程序时，首先要根据工件的外形尺寸和刀具的半径进行细致的计算坐标值来明确刀具中心所走的路线。此时所用的刀具半径只是这把铣刀的半径值，当辛辛苦苦编完程序后发现这把铣刀不太适合要换用其他直径的刀具，编程员就要不辞辛劳地重新计算刀具中心所走的路线的坐标值。这对于一个简单的工件问题不太大，对于外形复杂的模具来说重新计算简直是太困难了。一个工件的外形加工分粗加工和精加工，这样粗加工程序编好后也就是完成了粗加工。因为经过粗加工，工件外形尺寸发生了变化，接下来又要计算精加工的刀具中心坐标值，工作量就更大了。此时，如果用了刀具半径补偿，这些麻烦都迎刃而解了。我们可以忽略刀具半径，而根据工件尺寸进行编程，然后把刀具半径作为半径补偿放在半径补偿寄存器里。临时更换铣刀也好、进行粗精加工也好，我们只需更改刀具半径补偿值，就可以控制工件外形尺寸的大小了，对程序基本不用作一点修改。2.刀具半径补偿的使用
刀具半径补偿的使用是通过指令G41、G42来执行的。补偿有两个方向，即沿刀具切削进给方向垂直方向的左面和右面进行补偿，符合左右手定则;G41是左补偿，符合左手定则;G42是右补偿，符合右手定则，如图3所示。图3刀具半径补偿使用的左右手定则在使用G41、G42进行半径补偿时，应特别注意使补偿有效的刀具移动方向与坐标。刀具半径补偿的起刀位置很重要，如果使用不当刀具所加工的路径容易出错，如图4所示。图4刀具半径补偿的起刀位置如果使G42补偿有效的过程为刀具从位置1到2，则铣刀将切出一个斜面如图4中所示的A-B斜面。正确的走刀应该是在刀具没有切削工件之前让半径补偿有效，然后进行正常的切削。如图4所示，先让铣刀在从位置1移动到位置3的过程中使补偿有效，然后从位置3切削到位置2继续以下的切削，则不会出现A-B斜面。因此，在使用G41、G42进行半径补偿时应采取以下步骤：☆设置刀具半径补偿值;☆让刀具移动来使补偿有效(此时不能切削工件);☆正确地取消半径补偿(此时也不能切削工件)。记住，在切削完成而刀具补偿结束时，一定要用G40使补偿无效。G40的使用同样遇到和使补偿有效相同的问题，一定要等刀具完全切削完毕并安全地推出工件以后才能执行G40命令来取消补偿。
二．刀具半径补偿的方法
把实际的刀具半径存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中D ##；(可编程刀具半径偏置寄存器号。)假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程;CNC系统将该编号(寄存器号)对应的刀具半径偏置寄存器中存放的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心运动轨迹。2.刀具半径补偿指令
a)刀具半径左补偿 b)刀具半径右补偿
刀具半径补偿分为：
(1)刀具半径左补偿：用G41定义，刀具位于工件左侧；(2)刀具半径右补偿：用G42定义，刀具位于工件右侧；(3)取消刀具半径补偿：G40。
(4)刀具半径偏置寄存器号：用非零的D## 代码选择；
对于车削数控加工，由于车刀的刀尖通常是一段半径很小的圆弧，车床而假设的刀尖点(一般是通过对刀仪测量出来的)并不是刀刃圆弧上的一点。因此，加工中心在车削锥面、倒角或圆弧时，可能会造成切削加工不足(不到位)或切削过量(过切)的现象。切削锥面时因切削加工不足而产生的加工误差。
因此，当使用车刀来切削加工锥面时，必须将假设的刀尖点的路径作适当的修正，使之切削加工出来的工件能获得正确的尺寸，这种修正方法称为刀尖半径补偿(ToolNoseRadiusCompensation，简称TNRC)。
(1)车刀形状和位置 车刀形状和位置是多种多样的，车床形状还决定刀尖圆弧在什么位置。此车刀形状和位置亦必须输入计算机中。
车刀形状和位置共有九种。车刀的形状和位置分别用参数T1—W输入到刀具数据库中。典型的车刀形状、位置与参数的关系。(2)刀尖半径和位置的输入 刀具数据库(TOOL DATA)数据项目。加工中心X、Z为刀具位置补偿值(mm)(车床r值不用)；R为刀尖半径(mm)：T为刀尖位置代码。如果在程序中输入下面指令GOO G42 X100．0 Z3．0 TOl01；那么数控装置按照01刀具补偿栏内X、Z、及、了的数值自动修正刀具的安装误差(执行刀位补偿)，车床还自动计算刀尖圆弧半径补偿量，把刀尖移动到正确的位置上。(3)刀具半径的左右补偿
1)C,41刀具左补偿。顺着刀具运动方向看，刀具在工件的左边，称为刀具左补偿，用C,41代码编程。
2)C,42刀具右补偿。顺着刀具运动方向看，刀具在工件的右边，称为刀具右补偿，用C．42代码编程。
3)C．40取消刀具左、右补偿。车床如需要取消刀具左、右补偿，可编人C-40代码。这时，车刀轨迹按理论刀尖轨迹运动。(4)刀具补偿的编程方法及其作用 加工中心如果根据机床初始状态编程(即无刀尖半径补偿)，车刀按理论刀尖轨迹移动，产生表面形状误差6。
如程序段中编人G42指令，车刀按车刀圆弧中心轨迹移动，无表面形状误差。可看出当编人G42指令，到达户：点时，车刀多走一个刀尖半径距离。
(5)刀具半径补偿的编程规则 加工中心车床刀具补偿必须遵循以下规则：
1)G40、G41、G42只能用GOO、G01结合编程。车床不允许与G02、G03等其他指令结合编程，否则报警。
2)在编人G40、G41、G42的GOO与G01前后的两个程序段中，X、Z值至少有一个值变化。否则产生报警。
3)在调用新的刀具前，必须取消刀具补偿，否则产生报警。
二、刀具刀尖圆弧半径补偿 G40、G41、G42指令
数控程序是针对刀具上的某一点即刀位点进行编制的，车刀的刀位点为理想尖锐状态卜的假想刀尖A点或刀尖圆弧圆心O点（见图1 43）但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一理想尖锐点，而是一段圆弧。当切削加土时刀具切削点在刀尖圆弧上变动（见图1-44），造成实师切削点与刀位点之问的位置有偏差，故造成过切或少切（见图 1一44）。这种由于刀尖不是一理想尖锐点而是一段圆弧，造成的加工误差，可用刀尖半径补偿功能来消除。系统执行到含有T代码的程序段时，是否对刀共进行刀尖半径补偿，以及以何种力式补偿，由G代码中的G40、G41、G42决定。G40：取消刀尖半径补偿，刀尖运动轨迹与编程轨迹一致； G41：刀尖半径左补偿，洽进给方向，刀尖位置在编程轨迹左边时 G42：刀尖半径右补偿，错进给方向．刀尖位置在编程轨迹右边时。刀尖半径补偿G41/G42是在加工平面内，沿进给方向看，根据刀尖位置在编程轨迹左边／右侧判断来区分的。加工平而的判断，与观察方向即第而轴方向有关。图1一45（b）为CJK6032数控机床的刀尖半径补偿方向。
由于数控程序是针对刀具上的刀位点即A点或O点（见图1一43）进行编制的，因此对刀时使该点与程序中的起点重合。在没有刀具圆弧半径补偿功能时，按哪点编程，则该点按编程轨迹运动，产生过切或少切的大小和方向因刀尖圆弧方向及刀尖位置方向而异。当有刀具圆弧半径补偿功能时须定义上述参数，其中刀尖位置方向号从0至9有10个方向号。当按假想刀尖A点编程时，刀尖位置方向因安装方向不同、从刀尖圆弧中心到假想刀尖的方向，有8种刀尖位置方向号可供选择，并依次设为1一8号：当按刀尖圆弧中心O点编程时，刀尖位置方向则设定为O或9 号。该方向的判断也与第三轴有关，图1一46（b）所示的方向为CJK6032数控车床的刀尖安装方向。刀尖半径补偿的加入是执行G41或G42指令时完成的，当前面没有G41或G42 指今时，可以不用G40指令，而且直接写入G41或G42指令即可；发现前面为G41或 G42指令时，则先应指定G40指令取消前面的刀尖半径补偿后，在写入G41或G42指令，刀尖半径补偿的取消是在G41或G42指令后面，加G41指令完成。
注：1）当前面有G41、G42指令时，如要转换为G42、G41或结束半径补偿时应先指定G40。指令取消前面的刀尖半径补偿。2）程序结束时，必须清除刀补。
3）G41、G42、G40指令应在GOO或G01程厅段中加入。4）在补偿状态下，没有移动的程序段（M 指令、延时指令等），不能在连续2 个以上的程序段中指定，否则会过切或欠切。
5）在补偿启动段或补偿状态下不得指定移动距离为0的G00、G01等指令。
6）在G40刀尖圆弧半径补偿取消段，必须同时有X、Z两个轴方向的位移。
刀具补偿量的设定，是由操作者在CRT/MDI面板上用“刀补值”功能键，置人刀具补偿寄存器，共中对应梅个刀其补偿号，都有一组刀补值：刀尖圆弧半径R 和刀尖位置号T %1047N1 G92 X60 Z40 N2 T0101N3 G90 G01 G42 X30 Z37 F300 M03 N4 Z25N5 G02 X46 Z17 18 N6 G01 X50 N7 Z0 N8 X54 N9 G00 G40 X60 Z40 T0100 N10 M05 N11 M30 第二章 刀具位置补偿和刀具半径补偿 刀具位置补偿
加工过程中，若使用多把刀具，通常取刀架中心位置作为编程原点，即以刀架中心!为程序的起始点，如图1所示，而刀具实际移动轨迹由刀具位置补偿值控制。由图1（a）可见，刀具位置补偿包含刀具几何补偿值和磨损补偿值。
图1 刀具位置补偿
由于存在两种形式的偏移量，所以刀具位置补偿使用两种方法，一种方法是将几何补偿值和磨损补偿值分别设定存储单元存放补偿值，其格式为：
另一种方法是将几何偏移量和磨损偏移量合起来补偿，如图（b）所示，其格式为：
总补偿值存储单元编号有两个作用，一个作用是选择刀具号对应的补偿值，并执行刀具位置补偿功能；另一个作用是当存储单元编号00时可以取消位置补偿，例如T0100，表示消去+号刀具当前的补偿值。图2表示位置补偿的作用，图2中的实线是刀架中心A 点的编程轨迹线，虚线是执行位置补偿时A 点的实际轨迹线，实际轨迹的方位和X、Z轴的补偿值有关，其程序为： N010 G00 X10 Z-10 T0202； N020 G01 Z-30； N030 X20 Z-40 T0200；
图2 刀具位置补偿作用 数控车床系统刀具结构如图3所示，图3中P为假想刀尖，S为刀头圆弧圆心，r为刀头半径，A为刀架参考点。
图3 车刀结构
车床的控制点是刀架中心，所以刀具位置补偿始终需要。刀具位置补偿是用来实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架参考点之间的转换，对应图3中A与S之间的转换，但是实际上我们不能直接测得这两个中心点之间的距离矢量，而只能测得假想刀尖!与刀架参考点$ 之间的距离。为了简便起见，不妨假设刀头半径r=0，这时可采用刀具长度测量装置测出假想刀尖点P相对于刀架参考点的坐标参数表中。
和，并存入刀具
式中：——— 假想刀尖P点坐标；
（X，Z）——— 刀架参考点A的坐标。至此很容易写出刀具位置补偿的计算公式为
式中假想刀尖P的坐标
实际上即为加工零件轨迹点坐标，可从数控加工程序中获得。此时，零件轮廓轨迹经式（2）补偿后，即能通过控制刀架参考点A来实现。
对于图3中r≠0的情况，在进行刀具位置补偿时，不但需要考虑到刀头圆弧半径的补偿，而且还要考虑到刀具的安装方式（具体见2.2）。2 刀具半径补偿
编制加工程序时，一般是将刀尖看作是一个点，然而实际上刀尖是有圆弧的，在切削内孔、外圆及端面时，刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状，但在切削锥面和圆弧时，则会导致刀具的行走轨迹与编程轨迹不相吻合，而有一差值。图4表示圆弧刀尖有半径补偿和无半径补偿时的轨迹。从图中可以看出，采用假想刀尖P编程时，刀具圆弧中心轨迹如图4中双点划线所示，刀具实际加工轨迹和工件要求的轮廓形状存在误差，误差大小和圆弧半径r有关。若采用刀具圆弧中心编程并使用半径补偿功能时刀具圆弧中心的轨迹是图4中的细实线，加工轨迹和工件要求的轮廓相等。
图4 圆弧刀尖有半径补偿和无半径补偿时的轨迹
因为车刀的安装和几何形状较复杂，下面通过几个方面作进一步阐述。2.1 假想刀尖P的方位确定
假想车刀刀尖P相对圆弧中心的方位与刀具移动方向有关，它直接影响圆弧车刀补偿计算结果。图5是圆弧车刀假想刀尖方位及代码。从图中可以看出，刀尖P的方位有八种，分别用1~8八个数字代码表示，同时规定，刀尖取圆弧中心位置时，代码为0或9，可以理解为没有圆弧补偿。
图5 圆弧车刀假想刀尖方位及代码
2.2 圆弧半径补偿和位置补偿的关系
如果按照刀架中心A点作为编程起始点，不考虑圆弧半径补偿，则车刀在X轴和Z轴补偿值按照图1（b）所示方法确定。既要考虑车刀位置补偿，又要考虑圆弧半径补偿，此时车刀在X轴和Z轴的位置补偿值可以按照图6所示方法确定，而将刀具的圆弧半径r值放入相应的存储单元中，在加工时数控装置自动进行圆弧半径补偿。在刀具代码T中的补偿号对应的存储单元中，存放一组数据：X轴Z轴的长度补偿值，圆弧半径补偿值和假想刀尖方位（0~9）。操作时，可以将每一把刀具的四个数据分别输入刀具补偿号对应的存储单元中，即可实现自动补偿（表1）。
图6 圆弧车刀位置补偿 表1 刀具补偿值
2.3 圆弧半径自动补偿轨迹
刀具半径是否补偿以及采用何种方式补偿，是由G指令中的G40、G41、G42决定的：
G40———刀具半径补偿取消，即使用该指令后，使G41、G42指令无效。
G41———刀具半径左补偿，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿。
G42———刀具半径右补偿，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿。
图7是使用圆弧半径补偿时刀具补偿过程。图7中刀具补偿的程序格式为： G40__； 消除补偿；
G41__； 半径补偿起始程序段； __；
图7 刀具补偿过程
从图7可以看出，在起始程序段中，刀具在移动过程中逐渐加上补偿值。当起始程序段结束之后，刀具圆弧中心停留在程序设定坐标点的垂线上，距离是半径补偿值。
第三章 数控车床不具备刀具半径补偿功能时的刀具补偿计算
当数控车床没有刀具半径补偿功能时，用圆头车刀加工工件时，就要用计算的方法来求解刀具半径补偿量。一．按假想刀尖编程加工锥面
如图8所示，若假想刀尖沿工件轮廓AB移动，即
与AB重合，并按AB尺寸编程，则必然产生图8（a）中ABCD残留误差。因此按图8（b）所示，使车刀的切削点移至AB，并沿AB移动，从而可避免残留误差，但这时假想刀尖轨迹
与轮廓在Z方向相差了△z。
式中：r为刀具圆弧半径；θ为锥面斜角。因此可直接按假想刀尖轨迹以补偿△z即可。的坐标值编程，在x方向和z方向予
图8 车锥面刀补偿示意图
二． 按假想刀尖编程加工圆弧
当车削圆弧表面时，会出现如图9所示的情况。图9（a）为车削半径为R的凸圆弧，由于P的存在，则刀尖# 点所走的圆弧轨迹并不是工件所要求的圆弧形状。其圆心为“”，半径为“R+r”，此时编程人员仍按假想刀尖P点进行编程，不考虑刀尖圆弧半径的影响，但要求加工前应在刀补值上给Z向和X向分别加一个补偿量r。同理，在切削凹圆弧，如图9（b）时，则在X向和Z向分别减一个补偿量r。
图9 车圆弧刀补示意图
三．按刀尖圆弧中心轨迹编程
图10所示零件是由三段凸圆弧和凹圆弧构成的，这时可用虚线所示的三段等距线进行编程，即圆半径为圆半径为
圆半径为，三段圆弧的终点坐标由等距的切点关系求得。这种方法编程比较直观，常被采用。
图10 按刀尖圆弧中心编程 第四章 数控车削中刀具半径补偿的矢量
分析和应用 刀具半径补偿的矢量
刀具半径补偿计算的主要工作是根据刀具的方向矢量和半径矢量计算各种转接类型转接点的坐标值,即根据相邻编程轮廓段的起止点坐标值判断转接类型, 调用相应的计算程序计算出转接点坐标值。了解计算机软件关于刀具补偿转接点的坐标值计算, 对生产实践具有指导作用。为了正确地理解数控车削刀具半径补偿的过程,下面引入矢量的概念(数控车床的编程为G18平面,以上手刀为例)。(1)直线方向矢量: 指与运动方向一致的单位矢量, 用L d 表示。(2)圆弧方向矢量: 是指圆弧上某一动点的切线方向上的单位矢量, 用L d 表示。
(3)刀尖圆弧半径矢量: 是指垂直于编程轨迹且大小等于刀尖圆弧半径、方向指向刀尖圆弧中心的矢量, 用rd 表示。
根据以上的矢量描述, 数控系统能够正确判断各种转接类型并计算各转接点的坐标值。2 刀具半径补偿过程
刀具半径补偿是数控车床的重要功能之一。通常采用的对刀方法都是将刀尖作为刀位点, 然而在实际应用中, 为了提高刀具寿命和降低加工表面的粗糙度,一般将车刀刀尖磨成半径0.2～2 的圆弧, 这样按零件轮廓编程运行后, 实际起切削作用的是圆弧的各切削点, 这样势必会造成加工误差。消除由刀尖圆弧引起的加工误差必须进行刀尖圆弧半径自动补偿, 补偿参数包括刀尖半径R 值和刀尖方位T 值。将刀补参数输入数控系统之后, 刀具半径补偿的
方向要在执行G41(或G42)之后方可生效。刀具半径补偿的执行过程分为以下3 个步骤:(1)起动偏置: 从取消偏置方式变为偏置方式的程序段称为起动偏置程序段。在起动偏置的程序段进行刀具偏置的过渡运动, 在起动程序段的终点, 刀尖R 中心位于下个程序段起点, 并在与下个程序段垂直的位置上, 同时满足刀具方向矢量和半径矢量的条件。起动偏置的程序段必须是G00 或G01, 如图1 所示。
图1 起动偏置
(2)执行偏置: 在执行了G41(或G42)的程序段中, 刀位点发生了变化, 由理论刀尖偏移至刀尖R 中心, 而刀尖R 中心轨迹始终垂直于方向矢量且偏离编程轨迹一个刀尖圆弧半径矢量, 依靠刀尖圆弧外缘来加工零件轮廓。(3)取消偏置: 在执行偏置的方式中如果指令了G40, 则这个程序段被称为取消偏置程序段。取消偏置如图2 所示, 从图2 中可以看出, 在取消偏置程序段的前一个程序段, 刀尖不在该程序段的终点, 这个变化是由刀位点造成的, 生产实践中应特别注意, 取消偏置的程序段必须是G00 或G01。3 刀具半径补偿的应用
在数控车削加工中, 如果被加工零件的轮廓是正交面(柱面和端面)组成的, 则建立刀具半径补偿与否, 所加工的零件轮廓都是完全一致的, 这样很容易造成部分操作人员忽视了刀具半径补偿的应用。但在加工非正交面(弧面和锥面)轮廓时, 不进行刀具半径补偿就会发生过切和余切现象, 这样势必造成零件的不合格或报废。在实际应用中要注意以下几个方面的 问题:(1)加工小于刀尖半径的内圆弧时, 由于偏置的刀尖圆弧中心找不到正确的圆心轨迹将导致过切, 如图3 所示。
图2 取消偏置
图3 轮廓半径小于刀尖半径时产生过切(2)加工小于刀尖半径的台阶时, 由于台阶小于刀具半径, 因此在新旧矢量交替时, 偏置的刀尖圆弧中心将向编程的反方向移动, 产生过切, 如图4 所示。
(3)在执行刀补的程序段中, 如果有加工端面的轨迹时应特别注意, 因为有刀尖方位号, 要特别小心切削方向, 右刀补时, 只能允许偏刀从旋转中心往外切削, 否则会多切掉一个刀尖圆弧直径的量, 如图5 所示。
图4 台阶尺寸小于刀尖半径时产生过切
图5 加工端面的切削方向(4)同样在执行刀补的程序段中, 由于刀位号已经确定, 所以用正偏刀加工倒锥的轮廓时, 系统会产生过切报警。
(5)在取消偏置的程序段(G40)中, 刀具刀尖圆弧中心位于前一个程序段终点垂直的位置上, 可能将造成过切, 此时应指令I、K, 即: G40X(U)_ Z(W)_ I_K_。其中, I、K 为增量值, 且I 为半径值。这样指定以后, 刀尖圆弧中心就会从I、K 方向线与前一个程序段轮廓线的角平分线位置运动至终点。
(6)在执行偏置的程序段中, 通过调整刀尖圆弧半径的大小来控制加工余量和加工精度要优于磨耗中的调整, 特别是在非正交平面的余量控制和调整中, 因为在磨耗中X 轴和Z 轴是分别控制的, 而改变刀尖圆弧半径的大小则可以同时控制两个轴的余量, 如图6所示。
图6 在执行偏置中的加工余量控制__ 4 结束语
刀具补偿功能的作用主要在于简化程序，即按零件的轮廓尺寸编程。在加工前，操作者测量实际的刀具长度、半径和确定补偿正负号，作为刀具补偿参数输入数控系统，使得由于换刀或刀具磨损带来刀具尺寸参数变化时，虽照用原程序，却仍能加工出合乎尺寸要求的零件。此外，刀具补偿功能还可以满足编程和加工工艺的一些特殊要求。
实际生产中, 数控车削刀具半径补偿功能基本上应用在非柱面的精加工程序段。在起动偏置和取消偏置的程序段中, 同时要伴有刀具移动的指令, 否则程序轨迹可能会发生变化, 从而造成零件报废。同理, 在起动偏置和取消偏置的程序段中, 也应尽量避免切削工件。一个零件的加工程序不是唯一的, 但是, 正确使用刀具半径补偿是每一个编程员必备的基础知识。
致 谢
感谢我的老师，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
感谢我的老师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入我们这个新的环境.感谢这几年一起走过的同学和朋友，是你们的存在，我才不会那么孤单，多少个共同努力的日子，将会是一生中美好的回忆。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！
参考文献
1许镇宇.机械零件.北京：高等教育出版社，1983；
2孔庆复.计算机辅助设计与制造.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1994；
3雷宏.机械工程基础.哈尔滨：黑龙江出版社 2002； 4王中发.实用机械设计.北京：北京理工大学出版社 1998； 5 唐宗军.机械制造基础.大连：机械工业出版社 1997； 6吴祖育，秦鹏飞.数控机床.上海：上海科学技术出版社 2003； 7许翔泰，刘艳芳.数控加工编程实用技术.北京：机械工业出版社2000；
设计内容（需明确列出研究的问题）：
设计CA6140车床变速拨叉机械加工工艺及加工拨叉工作面夹具，生产类型为中等批量。具体内容包括：
1、毛坯设计——画出毛坯工艺简图；
2、机械加工工艺设计——制订出零件的机械加工工艺规程；
0.073、夹具设计——完成指定工序（拨叉工作面20
0.21加工工序）的夹具结构设计； 设计题目：CA6140车床变速拨叉机械加工工艺及加工拨叉工作面夹具设计
4、说明书——对工艺设计及夹具设计的详细说明。
资料、数据、技术水平等方面的要求：
1、毛坯设计
正确确定毛坯类型、加工余量、余块、分型面或分模面、浇注位置、拔模斜度、收缩率、尺寸及型芯尺寸等，并正确绘制毛坯工艺简图。
2、工艺设计
（1）能正确选择定位基准；
（2）能根据工件各加工表面的技术要求和规定的生产条件合理选择表面加工方案，并拟定出工艺路线；
（3）能运用查表的方法确定各表面加工余量及切削用量；
（4）能正确确定工序尺寸及公差；
（5）能正确选择刀具、量具和机床等工艺装备；
（6）能运用规定的符号正确绘制工序图，正确标注各项技术要求。
3、夹具设计
（1）能够正确选择和设计定位元件、夹紧元件及夹紧装置；
（2）能够正确进行定位误差的分析计算；
（3）能够正确计算夹紧力，合理布置夹紧力的作用位置及方向；
（4）能够按照制图标准运用必要的视图完整地表达夹具结构；
（5）能够完整、正确地标注夹具装配图尺寸及技术要求。
4、说明书
（1）内容要完整、充实，文字叙述条理清楚，重点突出；
关键词：车床,加工精度,技巧
0 引言
文章以2011年陕西省车工技能大赛的试题为例,介绍车床加工零件时同轴度和圆跳动的控制方法。
试题及要求:(1)编写如图1和2所示零件的加工步骤;(2)加工图样至尺寸要求;(3)安全文明生产。
毛坯为Φ30×41和Φ40×110的45钢棒料,刀具为外圆车刀、切槽刀、梯形螺纹刀、镗孔刀等。通过对该零件图的要求分析可知,图纸的主要目的是考察学生的操作能力及精度控制方法。
1 零件原始加工过程和改进方法
1.1 零件一原始步骤:
用三爪自定心卡盘夹持坯料,伸出长度不少于20mm,车端面,打中心孔;粗车、精车Φ28-0.041-0.020mm至尺寸要求,长度至卡盘根处,粗车、精车Φ23mm至尺寸要求,保证长度20mm;倒角1×45°和0.3×45°成型;调头,垫偏心垫片,用铜皮夹持Φ23mm外圆,用百分表找正Φ28-0.041-0.020mm外圆,跳动量小于0.015mm,车端面截总长41mm为38mm;粗车、精车Φ200-0.02mm至尺寸要求,并保证偏心距2±0.05mm和长度100-0.09mm;倒角1×45°和0.3×45°成型。
1.2 零件二原始加工步骤:
用三爪自定心卡盘夹持坯料,伸出长度不少于82mm,车端面,打中心孔;粗车、精车Φ350-0.025mm至尺寸要求,长度至卡盘根处,粗车、精车Φ32外径至尺寸要求,保证长度65mm,粗车、精车Φ200-0.03至尺寸要求,保证长度17mm;车退刀槽Φ24mm宽10mm,同时保证长度40±0.15mm;倒角1×45°、2×45°、3×45°和0.3×45°成型;粗车、精车Tr32×6-8e至尺寸要求;调头,用铜皮夹持Tr32×6-8e,用百分表找正Φ350-0.025mm外圆,跳动量小于0.015mm,车端面截总长110mm为107mm,钻孔Φ26mm,深度为10.5;垫偏心垫片,车孔Φ200+0.033mm至尺寸要求,并保证偏心距2±0.05mm和长度18mm;卸偏心垫片,用铜皮夹持Tr32×6-8e,用百分表找正Φ350-0.025mm外圆,跳动量小于0.015mm,车外圆Φ380-0.025mm至尺寸要求,保证长度25mm,车内孔Φ280+0.033mm,保证长度100+0.10mm;倒角1×45°、2×45°和0.3×45°成型。
该方法理论上讲,加工后利用两顶尖装夹方式,通过百分表找同轴度和圆跳动是符合实际加工精度要求的,但是往往由于机床误差及加工误差等因素,实际得到的尺寸有一定的偏差。
1.3 加工方法改进。
实际加工以后发现两顶尖装夹测量的同轴度和圆跳动一般超差0.035-0.3mm不等。为保证圆跳动和同轴度精度达图,在零件一的加工中,我们可以先不打中心孔,可以使用开缝套筒,使夹紧力均匀的分布在Φ23外圆四周,以改变工件因局部受力使压强不均匀的状态,从而达到了减小变形的目的。在加工零件二时,为了保证圆跳动就必须保证Φ2000.033、Φ350-0.025和Tr32×6-8e在同一次安装中加工,这样排除了由于安装方法可能带来的影响。先夹持右端15-20mm加工零件左端时,可以把左端先粗车成形,然后夹持螺纹找正Φ380-0.025车偏心和孔,并在加工孔时加工外圆Φ380-0.025至尺寸要求,这样就同时保证了偏心距和同轴度的精度要求。掉头使用开缝套筒夹持Φ380-0.025,伸出长度不小于90mm,用百分表找正Φ380-0.025把左端精车至尺寸要求。再配合好以后用开缝套筒夹持Φ2000.033外圆,同时用百分表找正Φ380-0.025以后打零件一的中心孔。在加工中还应注意粗车加工Φ200+0.033、Φ350-0.025和Tr32×6-8e时必须留够精车余量,否则将影响精加工尺寸。其次用百分表找正Φ380-0.025时要找同一个位置。
2 该方法的原理简述
此方法主要是采用开缝套筒来加工零件,从而实现零件同轴度和圆跳动精度控制。我们若采用铜皮的装夹方式来加工,工件多次装夹的同轴度很难保证,若发生倾斜,虽然用百分表找正了Φ350-0.025外圆,但是当工件在Φ350-0.025外圆轴向倾斜0.01mm时,此时在Φ200+0.033外圆就偏离接近0.1mm,工件加工以后成弓形了。
由于零件是配合件,存在一定的间隙量,所以无论加工精度多高,配合以后都还存在一定的间隙量。那么此时改变零件的加工方式,零件得外圆与孔保持间隙较小的配合,以工件内孔为基准来达到同轴度精度的控制方法。对于零件二在粗车时把工件左端留一定的精加工余量,使用开缝套筒最后精车工件左端至尺寸要求,保证了在一次安装中加工。
车床加工中,还有很多保证加工精度的方法,值得不断地去探索研。
参考文献
[1]冯之敬.机械制造工程原理[M].清华大学出版社,1998.
[2]劳动和社会保障部教材办公室.车工工艺学[M].中国劳动社会保障出版社,2005.
关键词 数控车床 加工精度 误差补偿
在实际生产中，数控车床车削零件的质量受诸多因素的影响，如工艺过程、数控系统、数控编程和对刀调整等都直接影响零件的加工质量。但可以利用软件来进行校正补偿，在软件的支持下，使每道工序、工步、走刀都能获得最佳的切削用量组合，充分发挥工艺系统的潜能，获得高的加工精度及重复精度。
一、数控车床的组成及工作原理
数控车床是集现代机械制造技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息技术于一体的高效率、高精度、高柔性和高自动化的现代机械加工设备。它同其它机电一体化产品一样，也是由机械本体、动力源、电子控制单元、检测传感部分和执行机器（伺服系统）组成。在普通车床上加工零件，是由操作者根据零件图纸的要求，不断改变刀具与工件之间相对运动轨迹，由刀具对工件进行切削而加工出要求的零件。而在数控车床上加工零件时，则是将被加工零件的加工顺序、工艺参数和车床运动要求用数控语言编制出加工程序，然后输入到CNC装置，CNC装置对加工程序进行一系列处理后，向伺服系统发出执行指令，由伺服系统驱动车床移动部件运动，从而自动完成零件的加工。
二、数控车床加工精度控制方法
一般注意以下几点：刀具磨损、工件弹性变形、加工工艺、加工顺序、对刀、修改刀补、机床间隙状态、装夹方式等。
1、数控车床加工优化参数，平衡刀具负荷，减少刀具磨损。而由于自身几何形状的差异导致不同刀具在刚度、强度方面存在较大差异，例如：正外圆刀与切断刀之间，正外圆刀与反外圆刀之间。如果在编程时不考虑这些差异。用强度、刚度弱的刀具承受较大的切削载荷，就会导致刀具的非正常磨损甚至损坏，而零件的加工质量达不到要求。因此编程时必须分析零件结构，减少磨刀及更换刀具的次数。
2、数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面：
（1）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。
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。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。然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。
（2）合理选择刀具。
（a）粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求；（b）精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求；（c）为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片；（d）尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具。
（3）确定加工路线。
加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。
（a）应能保证加工精度和表面粗糙要求；（b）应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间；（c）加工路线与加工余量的联系。
目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。
（d）夹具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。刀具上的修光刃指的是在刀具刀刃后面副偏角方向磨出的一小段与刀尖平行的刀刃主要用于刀刃切削后进行一次二次切削相当于精加工过程去处毛刺等伤痕目的是提高工件的表面粗糙度多应用于进行精加工的刀具上。
三、提高数控车床加工质量的技巧
（1）“刀尖圆弧半径补偿”动能的有效运用。数控车床的数控系统目前正在推广“刀尖圆弧半径补偿”功能，该功能对于轴类零件圆弧表面的加工精度的保证十分有效， 大大减小了工艺系统误差，带有圆弧半径的刀尖（即便没有，刀具有切削过程中也会因磨损而自然生成），其刀尖点为一个空间的一个虚点，数控编程时是以这个虚点来编程的，而实际切削圆弧表面时（对圆柱外圆表面和端面尺寸无影响），刀具实际切削点为刀尖圆弧上各实际分布点，必然会造成一边过切，而另一边少切现象，而遇有刀尖圆弧半径补偿补偿功能（即 G41、G42和 G40），能够进行运算，始终保证当前刀尖点是刀具圆弧与理论外圆轮廓的切点。此功能在数控车床上运用时简单有效，十分重要。
（2）刀具“磨损”的合理运用。不管是成批大量生产还是单位小批量生产， 数控车床加工工件时须有一个加工试件的过程，如何快速而准确地保证加工尺寸精度，现在数控车床系统中增设了刀具的补偿功能， 能够很有效地实现工件尺寸的快速调整。
四、结束语
产品质量的高低一定程度上受数控车床加工精度的影响。在此情况下，数控机床的加工精度受到了机床制造者和使用者的高度重视。
参考文献：
[1]盛伯浩.我国数控机床现状与发展策略[J].制造技术与机床，2006，（12）.
【车床加工论文】推荐阅读：
光电测量技术与车床加工研究论文06-17
轴类零件加工设计论文09-10
电火花加工技术论文07-14
小议激光加工技术的课程设置论文05-28
加工承揽合同06-07
图片信息加工06-25
加工安装合同07-09
加工设备研究05-24
砂石加工系统施工06-09
机械加工总结06-17
