1.数控车削零件的工艺性分析
1）零件图分析
零件图分析包括零件尺寸标注方法分析、零件轮廓几何要素分析、精度及技术要求分析。其中精度及技术要求分析应注意以下几点。
（1）分析精度及技术要求是否齐全、是否合理。
（2）分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施（如磨削）弥补，则应给后续工序留有余量。
（3）找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次装夹下完成加工。
（4）对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速度切削加工。
2）结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性。所设计的零件结构应便于加工成形。
3）零件安装方式的选择
选择零件的安装方式时，应力求设计工艺与编程计算的基准统一，并且尽量减少装夹次数。
2.工艺制定基本原则
1）先粗后精
为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量（如图3-30中的双点画线内的部分）去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。粗车的另一作用是及时发现毛坯材料内部的缺陷，如砂眼、裂纹等。在机床动力条件许可的情况下，粗车通常采用较大的背吃刀量和进给量，转速不应过高。
图3-30 先粗后精示例
粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。安排半精加工的意义在于：当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。
在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，零件的最终轮廓应由一刀或最后一刀连续加工而成。这时，对加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切入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疵病。
2）先近后远
在一般情况下，特别是在粗加工时，通常先加工离对刀点近的部位，后加工离对刀点远的部位，以便缩短刀具移动的距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯或半成品的刚性，改善切削条件。例如，加工图3-31所示的零件时，宜按直径34 mm，36 mm，38 mm的次序先近后远地安排车削。
图3-31 先近后远示例
3）内外交叉
安排既有内表面（内型腔）需加工又有外表面需加工的零件的加工顺序时，应先进行内外表面的粗加工，后进行内外表面的精加工，切不可将零件上一部分表面（外表面或内表面）加工完毕后，再加工其他表面（内表面或外表面）。
4）基面先行
用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如，加工轴类零件时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。
对于某些特殊情况，需要采取灵活可变的方案。这有赖于工艺人员实际加工经验的不断积累与不断学习。
3.进给路线的确定
对于进给路线的确定，一方面要考虑保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，另一方面要考虑数值计算简单、进给路线尽量短、生产效率较高等。由于精加工基本上都是沿零件的轮廓进行的，因此确定进给路线的关键是确定粗加工进给路线及空行程路线。
1）进给路线与加工余量的关系
在数控车床还未普及使用的情况下，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。如果必须用数控车床加工，则要注意程序的灵活安排。可安排一些子程序对余量过多的部位先进行一定的切削加工。
图3-32所示为车削大余量工件的两种加工路线。图3-32（a）所示是错误的加工路线；图3-32（b）按1～5的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的进给路线。在背吃刀量相同的条件下，按图3-32（a）所示方式加工所剩的余量过多。
图3-32 车削大余量工件的加工路线
根据数控加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车削法，改用依次从轴向和径向（双向）进刀、沿工件或毛坯轮廓走刀的进给路线（见图3-33）。
图3-33 双向进刀、沿工件或毛坯轮廓走刀的路线
当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。对于图3-34，设以90°主偏角刀分层车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e（如可取e=0.05 mm）。如果e=0，则每一刀都终止在同一轴向位置上，主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。当刀具的主偏角大于90°，但仍然接近90°时，也宜做出层层递退的安排。经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。
图3-34 分层切削时刀具的终止位置
2）确定最短的空行程路线
确定最短的进给路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时辅以一些简单计算。现将实践中的部分设计方法或思路介绍如下。
（1）巧用对刀点。
图3-35（a）所示为采用矩形循环方式进行粗车的一般情况示例。在图3-35（a）中，起刀点（A）的设定是考虑到在精车等加工过程中需方便地换刀，故将起刀点设置在离工件或毛坯较远的位置处，同时将起刀点与对刀点重合在一起。按三刀粗车的进给路线安排如下：第一刀，A→B→C→D→A；第二刀，A→E→F→G→A；第三刀，A→H→I→J→A。
图3-35（b）所示是巧将起刀点与对刀点分离，并将对刀点设于B点位置，仍按相同的切削用量进行三刀粗车，进给走刀路线安排如下：第一刀，B→C→D→E→B；第二刀，B→F→G→H→B；第三刀，B→I→J→K→B。
起刀点与对刀点分离的空行程为A→B。显然，图3-35（b）所示的进给路线短。
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图3-35 巧用起刀点
（2）确定最短的切削进给路线。
图3-36所示为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图3-36（a）所示为利用数控系统的封闭式复合循环功能控制车刀沿着工件轮廓走刀的切削进给路线；图3-36（b）所示为利用数控系统的程序循环功能安排的三角形切削进给路线；图3-36（c）所示为利用数控系统的矩形循环功能安排的矩形切削进给路线。以上三种切削进给路线，矩形循环切削进给路线的走刀长度总和最短。因此，在同等条件下，采用这种切削进给路线切削所需时间（不含空行程）最短，刀具的损耗小。另外，矩形循环加工的程序段格式较简单，所以这种切削进给路线在制定加工方案时应用较多。
图3-36 切削进给路线示例
4.数控加工余量的确定
为方便数控车削加工工艺的具体制定，给出轧制圆棒料毛坯、模锻毛坯用于加工轴类（外旋转面）零件的数控车削加工余量，分别如表3-4、表3-5所示。
表3-4 轧制圆棒料毛坯用于轴类（外旋转面）零件的数控车削加工余量
续表
注：①直径小于30 mm的毛坯应校直，不校直时必须增大直径，以达到能够补偿弯曲所需的数值。
②阶梯轴按最大阶梯直径选取毛坯。
③表中每格前列数值是用中心孔安装时的车削加工余量，后列数值是用卡盘安装时的车削加工余量。
表3-5 模锻毛坯用于轴类（外旋转面）零件的数控车削加工余量
注：①直径小于30 mm的毛坯应校直，不校直时必须增大直径，以达到能够补偿弯曲所需的数值。
②阶梯轴按最大阶梯直径选取毛坯。
③表中每格前列数值是用中心孔安装时的车削加工余量，后列数值是用卡盘安装时的车削加工余量。
5.切削用量的确定
1）背吃刀量ap的确定
背吃刀量一般根据加工余量确定。
粗加工（表面粗糙度为12.5～50μm）时，在允许的条件下，尽量一次切除该工序的全部余量。使用中等功率机床进行加工时，背吃刀量可达10 mm。但若加工余量大，则一次走刀会导致以下情况：第一，加工余量不均匀，引起振动；第二，刀具受冲击严重出现打刀。加工机床功率或刀具强度不够，需要采用多次走刀。如果分两次走刀，则：第一次背吃刀量尽量取大些，一般为加工余量的2/3～3/4；第二次背吃刀量尽量取小些，一般为加工余量的1/4～1/3。
半精加工（表面粗糙度为3.2～6.3μm）时，背吃刀量一般为0.5～2 mm。
精加工（表面粗糙度为0.8～1.6μm）时，背吃刀量为0.1～0.4 mm。
2）进给量f的确定
进给量的选取应该与背吃刀量和切削速度相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度。
硬质合金车刀粗车外圆及端面时，根据工件材料、车刀刀杆尺寸、工件直径和背吃刀量，可按表3-6确定进给量。从表3-6中可以看出，当背吃刀量一定时，进给量随着车刀刀杆尺寸和工件直径的增大而增大；加工铸铁时，切削力比加工钢件时小，可以选取较大的进给量。
表3-6 硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量参考值
续表
注：①加工断续表面及切削有冲击时，表内的进给量应乘系数K=0.75～0.85。
②加工耐热钢及其合金时，不采用大于1.0 mm/r的进给量。
③加工淬硬钢时，表内进给量应乘系数K=0.8（当材料硬度为HRC 40～56时）或K=0.5（当硬度为HRC 57～62时）。
④可转位式刀片的允许最大进给量不应超过刀尖圆弧半径数值的80%。
使用硬质合金外圆车刀进行半精加工与精加工时，可根据加工表面粗糙度要求、切削速度和刀尖圆弧半径因素确定进给量，如表3-7所示。
表3-7 硬质合金外圆车刀半精车和精车时的进给量参考值
3）切削速度的确定
切削速度的选取原则如下。
（1）粗车时，因背吃刀量和进给量都较大，受机床功率限制，应选较低的切削速度；精加工时，选择较高的切削速度。
（2）工件材料强度、硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度。
（3）刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。
需要注意的是，交流变频调速的数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。
光车外圆时，切削速度应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料、加工性质等条件所允许的主轴转速来确定，计算公式为
式中：vc——切削速度，m/min；
n——主轴转速，r/min；
d——零件上被加工部位的直径，mm。
硬质合金外圆车刀切削速度的参考值如表3-8所示。
表3-8 硬质合金外圆车刀切削速度的参考值
注：切削钢及灰铸铁时刀具的耐用度约为60 min。
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