數(shù)控加工過程中的零件制造技術(shù)探究

才革 張金霞 李嘉

摘要 隨著工業(yè)化和信息化的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，出現(xiàn)了許多先進(jìn)制造裝備，特別是在零件制造領(lǐng)域，越來越多的企業(yè)傾向于利用現(xiàn)代化數(shù)控加工設(shè)備來加工各種零件。如何利用數(shù)控加工技術(shù)提升零件制造水平，成為廣大零件生產(chǎn)企業(yè)迫切要解決的問題。本文以孔類零件的加工為例，結(jié)合孔狀零件的特點(diǎn)，從零件制造技術(shù)出發(fā)，綜合運(yùn)用數(shù)控加工技術(shù)，使零件制造工藝得到優(yōu)化，加工周期縮短，零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加的合理。

關(guān)鍵詞 零件制造；數(shù)控；加工

中圖分類號TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0095-02

0引言

孔類零件具有加工結(jié)構(gòu)靈活多樣、重量輕、易于加工制造等特點(diǎn)，在裝備制造領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用，尤其是在電子通信設(shè)備和重型設(shè)備中，我們都可以發(fā)現(xiàn)孔類零件的存在。電子設(shè)備中的座體、汽車中的發(fā)動機(jī)、變速器以及機(jī)床的座體等很多部件都是孔類零件。由于孔類零件的這些特點(diǎn)，使得數(shù)控加工技術(shù)很快的應(yīng)用到零件的加工中。近年來，許多科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)大多都購買了數(shù)控加工中心，在設(shè)備層面上，確保企業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品的升級換代。

在裝備制造領(lǐng)域所指的孔類零件，一般是在零件上有一系列的孔，這些孔的相對位置都有一定的要求，我們把這系類孔的綜合稱之為孔類零件。高精度孔類零件是指對孔的精度和位置都有較高要求的零件，一般來說，孔的精度要達(dá)到6級以上，位置誤差要小于0.5mm。孔類零件按照其孔的相對位置可以分為交叉孔零件、平行孔零件和同軸孔零件等。

由于高精度孔類零件對孔的精度和相對位置都有較高的要求，因此在孔類零件的加工過程中，要精確控制零件的加工精度和加工工藝路線。為了使數(shù)控加工中心發(fā)揮其最大作用，在零件的加工過程中，對刀具、夾具和切削量的選擇都有較高的要求。

本文結(jié)合孔狀零件的特點(diǎn)，從零件制造技術(shù)出發(fā)，綜合運(yùn)用數(shù)控加工技術(shù)，對數(shù)控加工中心加工高精度孔類零件的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)，以為相關(guān)人員提供技術(shù)參考。

1 合理進(jìn)行工藝設(shè)計

工藝設(shè)計人員首先要對零件的結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行充分的了解，根據(jù)零件的尺寸和技術(shù)要求進(jìn)行全面細(xì)致的分析和整理，之后再對零件進(jìn)行加工工藝設(shè)計，設(shè)計完成后要進(jìn)行復(fù)查，復(fù)查無誤后方可入庫歸檔。

工藝過程的安排，要根據(jù)零件表面和孔系的要求合理安排設(shè)備。對于加工精度要求不高的部分，可由普通機(jī)床來完成，對于加工精度要求較高的部分，可由數(shù)控機(jī)床來完成，這樣可以提高機(jī)床設(shè)備的利用率，避免資源的浪費(fèi)。

在滿足零件加工精度的前提下，合理確定機(jī)床刀具在加工過程中的運(yùn)動方向和軌跡是工藝路線設(shè)計的主要內(nèi)容。在工藝路線制定的時候，要充分考慮各種因素對運(yùn)動方向和軌跡的影響，使影響降到最低。例如在對零件進(jìn)行銑削加工時，會產(chǎn)生順向銑削和逆向銑削，這樣就會對零件表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。在設(shè)計工藝路線時，應(yīng)盡可能縮短零件的加工路線，減少刀具的空轉(zhuǎn)時間。

在零件加工過程中，孔系的加工精度關(guān)系到整個零件的加工質(zhì)量。根據(jù)孔系加工精度要求的不同，可以采用不同的方法進(jìn)行加工，這一過程應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)條件。在實(shí)際加工中，要避免零件加工過程中進(jìn)給的停頓，否則會對銑削力造成影響，影響零件加工精度。

2 確定零件的安裝方法和合理選擇夾具

零件安裝方面，數(shù)控加工中心與普通機(jī)床存在較大區(qū)別，主要表現(xiàn)在夾具的選擇和安裝要求方面。在夾具的選擇上，數(shù)控加工中心要求盡可能使用通用的夾具，這樣可以便于程序?qū)Φ额^的控制，而普通機(jī)床對夾具就沒有這方面的要求。由于數(shù)控加工中心加工零件由程序控制，這就要求所用夾具要一次安裝完成，對于那些無法一次完成加工的零件，為保證加工要求，可以采用專用的夾具。

夾具的選取、應(yīng)用以及設(shè)計方面，要考慮如下基本準(zhǔn)則：

1）在夾具的選擇上，盡量選取標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的夾具，如可調(diào)整夾具、組合夾具等，一般情況下，要盡量避免使用專用的夾具。高精度孔類零件加工時，如不能一次裝夾完成，需使用專用夾具來完成整個加工過程。這就對專用夾具的設(shè)計精度提出了更高的要求，因?yàn)槠渚葧苯佑绊懠庸ち慵某叨染?，故?yīng)高度重視專業(yè)夾具的設(shè)計工作。在夾具加工過程中，對于定位方法、熱處理材料選擇與安排必須進(jìn)行嚴(yán)格控制。加工完成后的夾具，要測試夾具的制造精度是否合格，如合格再進(jìn)行批量生產(chǎn)；

2）薄壁零件應(yīng)合理選擇夾緊位置和夾緊方法。薄壁零件在加工過程中容易發(fā)生夾緊變形，零件加工質(zhì)量會受到影響。對于這樣的部分，應(yīng)放置于支持肋骨或底部位置，對其做應(yīng)力分析，通過力學(xué)分析軟件分析零件的應(yīng)力，看是否滿足設(shè)計要求；

3）夾緊零件要遵循快速、方便的原則，夾緊過程中盡量使用氣動液壓裝置，以減少數(shù)控機(jī)床的停機(jī)時間；

4）零件的待加工部位要露于外部，這樣可以避免裝夾的工件對刀具的移動和切削加工產(chǎn)生影響。工件裝夾時，設(shè)計人員和工作人員要在現(xiàn)場，確認(rèn)夾緊方案是否正確。在這一過程中，要盡可能保證夾緊是安全、方便、可靠的，并確認(rèn)操作者了解設(shè)計人員的意圖。

3合理選擇零件坐標(biāo)系，確定刀具對刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)

所謂對刀點(diǎn)是指刀具相對零件運(yùn)動的起始點(diǎn)，零件加工過程中對刀點(diǎn)的選擇至關(guān)重要。在確定對刀點(diǎn)的時候，首先應(yīng)該明確機(jī)床坐標(biāo)系與零件坐標(biāo)系的對應(yīng)關(guān)系。我們可以選擇內(nèi)坐標(biāo)和外坐標(biāo)中的某一點(diǎn)作為對刀點(diǎn)，內(nèi)外坐標(biāo)是相對零件本身來說的，內(nèi)坐標(biāo)是指零件坐標(biāo)系，外坐標(biāo)是指零件以外的坐標(biāo)系，無論選取哪種方法來確定對刀點(diǎn)，該對刀點(diǎn)必須與零件的定位基準(zhǔn)有尺寸上的關(guān)系。

對零件加工精度要求不高時，對機(jī)床的對刀精度要求自然也就不高，這時把零件上或機(jī)床夾具上的某一面作為對刀面，在對刀面上選取某一點(diǎn)來作為對刀點(diǎn)。對刀點(diǎn)應(yīng)選擇在方便進(jìn)行對刀的地方，選用相對坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床時，對刀點(diǎn)可以選在零件的孔的中心上；選用絕對坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床時，對刀點(diǎn)可以選在機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)上，也可以選在零件的孔的中心上。加工高精度零件的時候，對刀點(diǎn)就必須選在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。對于高精度孔系類零件，則要求選用孔的中心作為對刀點(diǎn)。

另外，對于繁雜零件的加工，在加工過程中往往需要進(jìn)行換刀操作，這時還需要設(shè)置換刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)的選擇不同于對刀點(diǎn)，為防止換刀時碰傷零件，換刀點(diǎn)應(yīng)選在零件的外部。

本文是對筆者在實(shí)際工作中的一點(diǎn)體會和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在綜合分析相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上對數(shù)控加工中心在零件加工中的應(yīng)用進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，由于本人水平和能力有限，肯定存在一些缺點(diǎn)和不足，對于文中出現(xiàn)的缺點(diǎn)和不足，歡迎廣大學(xué)者批評指正。

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