淺析數(shù)控軸類(lèi)零件加工工藝設(shè)計(jì)

張凈 王海彬

摘要：隨著人類(lèi)生活水平的日益提高，在人們生活中，機(jī)電設(shè)備的使用量越來(lái)越多。各類(lèi)高精密機(jī)械零件僅僅靠傳統(tǒng)的加工方式進(jìn)行加工是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)代發(fā)展的需求的。因此，世界上的一些先進(jìn)的國(guó)家便開(kāi)始進(jìn)行這方面的研究。在二十世紀(jì)中葉，美國(guó)科學(xué)家便宣布了數(shù)控機(jī)床的研發(fā)成功，隨后對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行不斷的完善，當(dāng)今數(shù)控機(jī)床在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中已經(jīng)起到了不可替代的作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；軸類(lèi)零件；加工工藝

1、數(shù)控機(jī)床概述

1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展

數(shù)控機(jī)床起源于1952年，是由美國(guó)麻省理工大學(xué)研制的，而我國(guó)進(jìn)行數(shù)控技術(shù)的研發(fā)稍晚，大體可以分為以下四個(gè)階段：第一階段是1958年到20世紀(jì)60年代中期，數(shù)控技術(shù)開(kāi)始研發(fā)階段；第二階段是20世紀(jì)60年代中期至70年代，我國(guó)數(shù)控技術(shù)逐步成熟并開(kāi)始在一些領(lǐng)得到應(yīng)用；第三階段是20世紀(jì)70年代到80年代，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的數(shù)控技術(shù)，并加以消化和改進(jìn)，我國(guó)的數(shù)控技術(shù)得到了進(jìn)一步的提高；第四階段是20世紀(jì)90年代至今，數(shù)控技術(shù)的質(zhì)量和種類(lèi)有了新的發(fā)展。但是我們需要注意一點(diǎn)，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床仍比較低端，大部分的高端數(shù)控機(jī)床仍需要從國(guó)外進(jìn)口，進(jìn)行高端數(shù)控機(jī)床的研究成為了急需解決的問(wèn)題。相較于傳統(tǒng)的普通機(jī)床，數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上減少了齒輪、軸類(lèi)零件、軸承的數(shù)量，具有更好的可操作性。

1.2數(shù)控機(jī)床的使用范圍

現(xiàn)階段，數(shù)控機(jī)床被廣泛的應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，可以通過(guò)編程的方式對(duì)各種機(jī)械零部件進(jìn)行加工，具有更好的適用性與實(shí)用性，但因?yàn)樯a(chǎn)成本相對(duì)較高，所以其使用范圍受到了一定的限制，具體的使用范圍如下所示：加工精度要求高，形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件；嚴(yán)格按照既定標(biāo)準(zhǔn)、尺寸加工設(shè)計(jì)的零件；價(jià)值相對(duì)較高的零件。相對(duì)于傳統(tǒng)的普通車(chē)床，數(shù)控機(jī)床具有更高精度，運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、工作條件好等優(yōu)點(diǎn)，而且數(shù)控機(jī)床在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)上，具有著更為突出優(yōu)勢(shì)，可以明顯的降低加工費(fèi)用，取得更高的收益。

1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向

1.3.1高速化

近年來(lái)，我國(guó)迎來(lái)了機(jī)械制造業(yè)的春天，機(jī)械制造業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，而作為機(jī)械制造不可缺少的工具，機(jī)床行業(yè)也保持著較快的增長(zhǎng)速度，這其中數(shù)控機(jī)床成為了主要的增長(zhǎng)點(diǎn)，不同領(lǐng)域?qū)?shù)控機(jī)床的要求不同，這就需要數(shù)控機(jī)床的研發(fā)速度跟的上行業(yè)的需求變化，比如航空領(lǐng)域的數(shù)控機(jī)床需要速度快、精密度高，電力行業(yè)的數(shù)控機(jī)床需要?jiǎng)傂愿摺⒋笈ぞ?，而汽?chē)行業(yè)需要用于生產(chǎn)線的專(zhuān)用機(jī)床。

1.3.2高精度化

在我國(guó)制造業(yè)技術(shù)革新速度不斷加快的背景下，我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)正朝著高質(zhì)量、高精度、高效率的方向發(fā)展。而近年來(lái)，我國(guó)對(duì)高端精密加工設(shè)備的需求量逐漸增大，尤其是高端的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床需要向高精度的方向發(fā)展，通過(guò)各種熱變形、運(yùn)動(dòng)精度、補(bǔ)償?shù)难芯?，使?shù)控機(jī)床具有更高的精度，可見(jiàn)，低端數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)需求量會(huì)逐漸的變小。

1.3.3智能化

數(shù)控機(jī)床的智能化是目前較為熱門(mén)的話(huà)題，也是未來(lái)的一個(gè)重要發(fā)展方向，智能化可以為用戶(hù)制定更為系統(tǒng)和個(gè)性化的解決方案。

1.3.4大型化和微型化

隨著高精密產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)凸顯出來(lái)，而且正向極端化的方向發(fā)展，更能適應(yīng)我國(guó)大型機(jī)械的發(fā)展要求，而且能夠保證較高的精度。大型數(shù)控機(jī)床可以用于航空航天、半導(dǎo)體等零件的加工，而微型化的數(shù)控機(jī)床可用于微小尺寸和微納米級(jí)的加工需要。

1.3.5網(wǎng)絡(luò)化

在計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷完善的背景下，數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化成為了必然的發(fā)展方向，其可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)共享、交流，便于對(duì)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1.3.6綠色化

目前我國(guó)正處于環(huán)境問(wèn)題比較突出的階段，各種自然災(zāi)害頻發(fā)，已經(jīng)影響到區(qū)域的生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展。在數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)過(guò)程中，需要消耗大量的能源和資源，而隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越重視，各種環(huán)保車(chē)床被研發(fā)出來(lái)，并取得了不錯(cuò)的效果，綠色制造是未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展發(fā)現(xiàn)，而節(jié)能環(huán)保的數(shù)控機(jī)床才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì)地位。

2、典型軸類(lèi)零件的加工工藝

2.1軸類(lèi)零件的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

軸類(lèi)零件是比較常見(jiàn)的機(jī)械零件，在整個(gè)機(jī)械行業(yè)制品中所占的比例很大，應(yīng)用很廣泛。按機(jī)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸等。軸類(lèi)零件在機(jī)械中承擔(dān)著于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件，以傳遞扭矩的作用。

2.2軸類(lèi)零件的一般加工要求及方法

軸類(lèi)零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動(dòng)率和經(jīng)濟(jì)效益。盡管任一零件都有著多種的加工方法，但無(wú)論如何選擇都需要遵循一定的規(guī)律：首先要對(duì)零件圖進(jìn)行分析，研究零件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、精度、材質(zhì)等要求；其次，根據(jù)實(shí)際的條件確定合理的工藝規(guī)程。

2.3軸類(lèi)零件加工的工藝路線

一般的零件加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工（對(duì)不需提高硬度部分）→淬火→車(chē)螺紋、鉆孔或銑槽→粗磨→低溫時(shí)效→半精磨→低溫時(shí)效→精磨。

3、軸類(lèi)零件的加工

3.1軸類(lèi)零件的分類(lèi)

軸類(lèi)零件是常用的設(shè)備零件，應(yīng)用于各類(lèi)的機(jī)械制造產(chǎn)品中。按照大小可以分為大型、中型與小型軸類(lèi)零件；按照作用可分為普通與高精度型軸類(lèi)零件；按作用還可以將軸類(lèi)分為主軸與傳動(dòng)軸類(lèi)零件。

3.2軸類(lèi)零件的加工路線

軸類(lèi)零件在進(jìn)行加工之前，應(yīng)根據(jù)軸類(lèi)零件的具體外形設(shè)計(jì)其加工的具體流程。一般是先根據(jù)軸類(lèi)零件的圖樣分析，選擇毛坯的材料及尺寸；然后根據(jù)軸類(lèi)零件外形的一些特殊位置設(shè)計(jì)一條合理的加工路線，再根據(jù)加工路線進(jìn)行加工，最終實(shí)現(xiàn)軸類(lèi)零件的批量生產(chǎn)。

3.3軸類(lèi)零件加工步驟設(shè)計(jì)

軸類(lèi)零件在進(jìn)行加工設(shè)計(jì)的過(guò)程中一般采用以下的工藝流程：下料確定毛坯；熱處理降低工件材料硬度；粗加工成型并留精加工余量；進(jìn)行半精細(xì)加工后，再對(duì)材料進(jìn)行表面熱處理，提升零件的綜合機(jī)械性能；將加工的材料進(jìn)行除刺打磨，進(jìn)過(guò)時(shí)效處理，經(jīng)精磨加工后獲得成品。

3.4數(shù)控機(jī)床加工刀具與切削量的選擇

刀具是整個(gè)加工的過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。在使用數(shù)控機(jī)床加工的軸類(lèi)零件時(shí)，需要根據(jù)相關(guān)零件的形狀、精密度等問(wèn)題進(jìn)行刀具的選擇。在進(jìn)行加工的過(guò)程中還需要考慮加工材料的強(qiáng)度與硬度，進(jìn)而保證在加工的過(guò)程中，不會(huì)因?yàn)榈毒弑旧淼牟馁|(zhì)，影響切削的效果[4]。同時(shí)在進(jìn)行加工方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該秉持盡量減少切削余量，提升工作的質(zhì)量的原則進(jìn)行加工，在不影響工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大程度地降低材料與生產(chǎn)工時(shí)的浪費(fèi)。切削用量的選擇，在粗車(chē)時(shí)，選擇大切深、大進(jìn)給、低切削速度提高生產(chǎn)效率；在精車(chē)時(shí)，采用小切深、小進(jìn)給、高轉(zhuǎn)速提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3.5編寫(xiě)軸類(lèi)零件加工的控制程序

加工程序的編寫(xiě)是整個(gè)技工操作的核心，數(shù)控機(jī)床是由電腦程序進(jìn)行控制機(jī)床操作。在整個(gè)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行過(guò)程中需要有良好的程序控制。若要寫(xiě)出高效實(shí)用性強(qiáng)的程序，就應(yīng)該熟悉數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)造以及被制造的軸類(lèi)零件的構(gòu)造。同時(shí)編寫(xiě)的程序還能經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)床當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，保障了生產(chǎn)軸類(lèi)零件的質(zhì)量。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)生產(chǎn)力的提高，數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)下我國(guó)機(jī)械零件制造的重要保障。目前我們主要使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械高精密零件的制造，但我國(guó)的數(shù)控機(jī)床技術(shù)還無(wú)法完全滿(mǎn)足時(shí)代的需求。我們對(duì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)還在進(jìn)行著不斷的研究，相信在未來(lái)，數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)必定會(huì)更加先進(jìn)，為保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展提供技術(shù)上的支持。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：1.沈陽(yáng)金博氣體壓縮機(jī)制造有限公司；2.沈陽(yáng)貴翔機(jī)械制造有限公司）