数控加工工艺及表面质量的控制方法

摘要

数控（英文名字：Numerical Control 简称：NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。

NC编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。

数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。

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。

机械产品的使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工质量密切相关，零件的加工质量是保证产品质量基础。衡量零件加工质量好坏的主要指标有：加工精度和表面粗糙度。本文通过对影响零件表面粗糙度的因素、零件表面层的物理力学性能（表面冷作硬化、残余应力、金相组织的变化与磨削烧伤）、表面质量影响零件使用性能等因素的分析和研究，来提高机械加工表面质量的工艺措施。

关键词：数控，车床，编程，加工，机械加工，表面质量，影响因素，控制措施

目录

摘要 (1)

目录 (2)

第1章引言 (2)

第2章概述 (3)

2.1 数控机床简介 (3)

2.2 表面质量简介 (5)

2.2.1 机械加工 (5)

2.2.2 零件的失效 (5)

2.2.3 磨削烧伤 (5)

2.2.4 表面冷作硬化 (5)

第3章数控加工工艺及数控编程方法 (6)

3.1 数控加工工艺 (6)

3.2 工序与工布的划分 (6)

3.2.1 工序的划分 (6)

3.2.2 工步的划分 (7)

3.3 数控编程的概念与步骤 (7)

3.4 数控车床程序的编制 (8)

3.5 切屑用量的选择 (9)

3.6 数控加工刀具的选择 (10)

3.6.1 刀具特点 (10)

3.6.2 刀具材料 (10)

3.6.3 刀具选择 (11)

3.7 数控加工夹具的选择 (12)

3.7.1 夹具的分类与选用 (12)

3.7.2 工件在数控车床上的装夹 (12)

第4章工件表面质量的影响因素分析 (14)

4.1 加工过程对表面质量的影响 (14)

4.1.1 工艺系统的振动对工件表面质量的影响 (14)

4.1.2 刀具几何参数、材料和刃磨质量对表面质量的影响 (14)

4.1.3 切削液对表面质量的影响 (14)

4.1.4 工件材料对表面质量的影响 (14)

4.1.5 切削条件对工件表面质量的影响 (15)

4.1.6 切削速度对表面粗糙度的影响 (15)

4.1.7 磨削加工对表面质量的影响 (15)

4.1.8 影响工件表面物理机械性能的因素 (16)

4.2 使用过程中影响表面质量的因素 (17)

4.2.1 耐磨性对表面质量的影响 (17)

4.2.2 疲劳强度对表面质量的影响 (17)

4.2.3 耐蚀性对表面质量的影响 (17)

4.3 表面质量对零件使用性能的影响 (17)

4.3.1 表面质量对零件耐磨性的影响 (18)

4.3.2 表面质量对零件疲劳强度的影响 (18)

4.3.3 表面质量对零件耐腐蚀性能的影响 (18)

4.3.4 表面质量对零件间配合性质的影响 (19)

4.3.5 表面质量对零件其他性能的影响 (19)

第5章控制表面质量的途径及措施 (19)

5.1 降低表面粗糙度的加工方法 (19)

5.1.1 超精密切削和低粗糙度磨削加工 (20)

5.1.2 采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作为最终工序加工 (20)

5.2 改善表面物理力学性能的加工方法 (22)

5.3 提高机械加工工件表面质量的措施 (23)

第6章零件加工编程实例 (25)

6.1 零件的工艺分析 (25)

6.2 确定加工路线 (26)

6.3 制定加工方案 (26)

6.4 选择刀具及对刀 (26)

6.5 确定工件坐标系、对刀点和换刀点 (26)

第7章结论 (28)

参考文献 (29)

第1章引言

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、精密机械制造和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。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，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。

随着工业技术的飞速发展机械化生产以走进各大小企业，与之息息相关的就是各式各样的机器。而机器是由机械零件装配而成，机器的失效是由个别零件的失效而造成的，其根本原因是零件丧失了其应具备的使用性能。而通过研究与生产实践证明，零件的失效大都从表面开始，零件表面质量的高低是决定其使用性能好坏的重要因素。因此，正确地理解零件表面质量内涵，分析机械加工过程中影响加工表面质量的各种工艺因素，通过改变这些因素从而改善工件表面质量，提高产品的使用性能及对未来机械行业的发展具有重要的意义。

随着机械行业在社会中占得地位越来越重，人们对机器的使用要求越来越高，一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作，零件表面的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象将进一步加速零件的失效，这一切都与加工表面质量有很大关系。

一个零件的失效或者突然间损坏，其原因除了少数因设计不周而强度不够，或者是由于偶然的事故引起超负荷而造成了失效或损坏以外，大多数都是由于磨损、受到外界环境的腐蚀或疲劳破坏。磨损、腐蚀和疲劳损坏都是发生在零件的表面，或是从零件表面开始的。因此，加工表面质量将直接影响到零件的使用性能，因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。

本文讨论数控车床的零件加工工艺以及零件机械加工表面质量的影响因素及控制方法，主要以FANUC数控系统为例，结合典型零件对数控车零件进行讲解。主要内容包含数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、刀位轨迹计算、表面质量影响因素、表面质量控制方法等。