汽車零部件的更高效數(shù)控加工

盧蘭翔

【摘 要】具有關(guān)正確數(shù)據(jù)顯示，截至到2012年，我國總共生產(chǎn)和銷售數(shù)控機床大約68.7萬臺，其中不包括進(jìn)口數(shù)控機床，據(jù)統(tǒng)計進(jìn)口數(shù)控機床大約為5.8萬臺，進(jìn)口加工中心11.48萬臺，這些數(shù)控加工被用于各種領(lǐng)域，例如汽車、航空航天、能源、船舶、模具、工程機械、軌道交通等，進(jìn)口機床的主力軍為多軸聯(lián)動數(shù)控機床和加工中心。雖然我國的數(shù)控加工具有一定的進(jìn)步和發(fā)展，在各領(lǐng)域發(fā)揮著很大的作用，但是在加工效率以及企業(yè)的競爭力方面還有一定的進(jìn)步空間，所以就這個問題，本文對數(shù)控加工的主要特點以及原則進(jìn)行了一定的分析，同時還介紹了汽車零部件的進(jìn)行更高效數(shù)控加工的原因，并提出了一定的解決措施。通過對這幾個方面的探討，促進(jìn)汽車零部件的更高效數(shù)控加工，實現(xiàn)高效加工。

【關(guān)鍵詞】汽車零部件；高效；數(shù)控加工

數(shù)控加工是一種工藝方法，它是指在數(shù)控機床上進(jìn)行零件加工，在工藝規(guī)程方面，進(jìn)行數(shù)控機床加工和進(jìn)行傳統(tǒng)機床加工是差不多的，但是也存在著一定的不同點。數(shù)控加工在控制零件方面運用數(shù)字信息，用時也運用了刀具位移的機械加工方法。它不僅有效的解決了零件品種復(fù)雜、批量較小、形狀較復(fù)雜、精度要求比較高的問題，同時也實現(xiàn)了高效化和自動化加工。

一、數(shù)控加工的主要特點

（一）具有自動化的特點

⑴降低了對操作工人的要求

在傳統(tǒng)的機床中，對一個高級工的培養(yǎng)過程需要一個較長的周期，在短時間內(nèi)是培養(yǎng)不出來的，而對一個不需編程的數(shù)控工進(jìn)行培養(yǎng)，不需要太長的時間，大約一周就可以。并且，數(shù)控工在數(shù)控機床上加工出的零件比普通工在傳統(tǒng)機床上加工的零件精度要高，時間要省。

⑵降低了工人的勞動強度：數(shù)控工人在加工過程中，大部分時間被排斥在加工過程之外，非常省力。

⑶產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：數(shù)控機床的加工自動化，免除了普通機床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性。

⑷加工效率高：數(shù)控機床的自動換刀等使加工過程緊湊，提高了勞動生產(chǎn)率。

（二）具有柔性化高的特點

雖然在傳統(tǒng)的通用機床使用過程中，具有一定的有點，例如柔性較好，但是存在但效率低下的缺點；而傳統(tǒng)的專機，雖然效率很高，但對零件的適應(yīng)性很差，剛性大，柔性差，很難適應(yīng)市場經(jīng)濟下的激烈競爭帶來的產(chǎn)品頻繁改型。只要改變程序，就可以在數(shù)控機床上加工新的零件，且又能自動化操作，柔性好，效率高，因此數(shù)控機床能很好適應(yīng)市場競爭。

（三）具有能力強的特點

機床能精確加工各種輪廓，而有些輪廓在普通機床上無法加工。數(shù)控機床特別適合以下場合：

1、不許報廢的零件。

2、新產(chǎn)品研制。

3、急需件的加工。

二、汽車零部件的進(jìn)行更高效數(shù)控加工的原因

我公司是國內(nèi)最大的車橋生產(chǎn)基地之一，專業(yè)生產(chǎn)各種輕中重型汽車、工程車、乘用車、拖拉機車橋總成，空氣懸掛轉(zhuǎn)向橋總成及獨立懸掛橋總成。其中乘用車橋分廠機加工車間加工產(chǎn)品主要有前轉(zhuǎn)向節(jié)、后支架、拖曳臂、輪轂、鉗體、鉗體支架、制動盤等。近年來公司為了提升產(chǎn)品品質(zhì)、提高生產(chǎn)率，降低工人勞動強度，逐步淘汰了普通機床，現(xiàn)在各產(chǎn)品生產(chǎn)線大部分工序使用加工中心、車削中心，機加工車間現(xiàn)有各類數(shù)控機床36臺，當(dāng)前汽車零部件行業(yè)競爭越來越白熱化，各企業(yè)都存在成本壓力，為了降低成本，必須提高生產(chǎn)效率，提高設(shè)備及人員利用率。實現(xiàn)更高效的數(shù)控加工，必須優(yōu)化生產(chǎn)單元布局，提高機床的有效加工時間，減少非增值時間，合理安排工藝，提高切削效率，穩(wěn)定加工質(zhì)量。

三、汽車零部件的更高效數(shù)控加工的原則

1、⑴上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊

⑵先內(nèi)后外，即先進(jìn)行內(nèi)部型腔（內(nèi)孔）的加工，后進(jìn)行外形的加工。

⑶以相同的安裝或使用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)進(jìn)行，以減少重新定位或換刀所引起的誤薺.

⑷在同一次安裝中，應(yīng)先進(jìn)行對工件剛性影響較小的工序。

2、加工路線

在數(shù)控車床加工中，加工路線的確定一般要遵循以下幾方面原則。

①保證被加工的工件具有一定的精確度，同時對表面的粗糙度進(jìn)行一定的重視度。

②減少加工的路線，使其保持最短，從而減少了空行程的時間，使加工的效率有一定的提高。

③對數(shù)值計算的工作量進(jìn)行一定的簡化，同時把加工的程序進(jìn)行簡化。

④對于某些重復(fù)使用的程序，應(yīng)使用子程序。

3.最短進(jìn)給路線的類型及實現(xiàn)方法如下。

⑴最短的切削進(jìn)給路線。切削進(jìn)給路線最短，可有效提高生產(chǎn)效率，降低刀具損耗。安排最短切削進(jìn)給路線時，還要保證工件的剛性和加工工藝性等要求。

⑵最短的空行程路線。

①巧用起刀點。采用矩形循環(huán)方式進(jìn)行粗車的一般情況示例。其對刀點A的設(shè)定是考慮到精車等加工過程中需方便地?fù)Q刀，故設(shè)置在離毛坯件較遠(yuǎn)的位置處，同時，將起刀點與其對刀點重合在一起

②巧設(shè)換刀點。為了考慮換刀的方便和安全，有時將換刀點也設(shè)置在離毛坯件較遠(yuǎn)的

位置處，那么，當(dāng)換第二把刀后，進(jìn)行精車時的空行程路線必然也較長；如果將第二把刀的換刀點也設(shè)置在中的毋點位置上，則可縮短空行程距離。

③合理安排“回零”路線。在手工編制復(fù)雜輪廓的加工程序時，為簡化計算過程，便于校核，程序編制者有時將每一刀加工完后的刀具終點，通過執(zhí)行“回零”操作指令，使其全部返回到對刀點位置，然后再執(zhí)行后續(xù)程序。這樣會增加進(jìn)給路線的距離，降低生產(chǎn)效率。

⑶大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線。列出了兩種太余量毛坯的切削進(jìn)給路線。是錯誤的階梯切削路線，按1斗5的順序切削，每次切削所留余量相等，是正確的階梯切削進(jìn)給路線。因為在同樣的背吃刀量下。

⑷零件輪廓精加工的連續(xù)切削進(jìn)給路線。

⑸特殊的進(jìn)給路線。在數(shù)控車削加工中，一般情況下。刀具的縱向進(jìn)給是沿著坐標(biāo)的負(fù)方向進(jìn)給的，但有時按其常規(guī)的負(fù)方向安排進(jìn)給路線并不合理。甚至可能損壞工件。

四、汽車零部件的更高效數(shù)控加工采取的措施

（1）進(jìn)行生產(chǎn)單元調(diào)整，優(yōu)化設(shè)備布局，盡可能分解瓶頸工序加工內(nèi)容，使各工序均衡，實現(xiàn)連續(xù)流生產(chǎn)，物流配送人員根據(jù)生產(chǎn)計劃將下一班所需毛坯運送到生產(chǎn)單元的線頭，在線頭存放架上擺好，工序間增加滑道，減少工件搬運，減少機床等待。

（2）大力推進(jìn)快速換模，減少更換工裝的時間，實行工裝夾具就近定置存放，設(shè)計相應(yīng)的快速換模輔具，減少夾具換模后的需要重新調(diào)試時間，如實行夾具與機床定位標(biāo)準(zhǔn)化，在加工中心工作臺上設(shè)計定位墊板，定位墊板上有成組的定位銷孔，設(shè)計夾具時設(shè)計相對應(yīng)的定位銷孔，更換夾具后不需重新找調(diào)車，節(jié)省了調(diào)試時間。減少機床等待時間，提高設(shè)備利用率。

（3）盡可能夾具小型化，最多兩個工位，便于工裝快換，如使用兩套雙工位夾具要好于一套四個工位的設(shè)計。改進(jìn)夾具夾緊方式，由原來的手動夾緊逐漸改為液壓和氣動夾緊，減少了工件裝夾時間。實行一機多工位加工，盡量減少換刀時間。

（4）選擇合適的加工機床，合適的刀具、刀片及相應(yīng)切削參數(shù)，對穩(wěn)定加工質(zhì)量，也液壓夾緊起到非常重要的作用。制動盤兩制動面的精車由臥式車床單刀加工改為立式車床雙刀同時加工，保證了兩立車雙刀制動盤面的厚薄差、圓跳動等要求。由硬質(zhì)合金刀片改為CB刀片后，刀具壽命提高，盤面的表面粗糙度比較穩(wěn)定且偏差較小。

（5）對精度要求嚴(yán)、空間尺寸較多的產(chǎn)品使用多軸聯(lián) 動數(shù)控機床，如拖曳臂的加工五軸聯(lián)動加工中心就使用五軸聯(lián)動機床，實現(xiàn)一次裝夾，所有孔面全部加工，保證了精度要求。

（6）量具、檢具在檢驗臺上定置存放，方便工人測量，對于盤轂類零件使用綜合測量儀測量尺寸及形位公差，減少測量時間。

（7）CAD/CAM軟件的推廣應(yīng)用，縮短了新產(chǎn)品試制時的輔助時間，原來新產(chǎn)品試制時數(shù)控加工程序有操作工在機床上手工編程，造成機床長時間等待，應(yīng)用CAD/CAM軟件后，利用CAM軟件自動編程，進(jìn)行后處理后利用CF卡將程序傳入機床，節(jié)約了大量輔助時間，提高了生產(chǎn)效率。

（8）全面推行設(shè)備預(yù)防維護(hù)工作，做好備件儲備工作，實現(xiàn)有計劃的停機，提高機床利用數(shù)控加工在中國制造業(yè)中已經(jīng)有了較長的使用時間，雖然有嚴(yán)格的數(shù)控機床操作規(guī)范、良好的機床維護(hù)保養(yǎng)，但是其刀具的使用本身的精度損失是不可避免的。

五、硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用范圍在企業(yè)越來越廣

硬質(zhì)合金將代替大部分高速鋼刀具，包括鉆頭、立銑刀和絲錐等簡樸通用刀具，使這一類刀具的切削速度有很大的提高，硬質(zhì)合金將在刀具材料中占主導(dǎo)地位，覆蓋大部分常規(guī)的加工領(lǐng)域。

我公司在粗加工中盡可能采用大直徑的牛鼻刀，使用R2mm左右的硬質(zhì)合金刀片，做到粗加工率。排屑“多”；半精加工選用高轉(zhuǎn)速高進(jìn)給R0.8mm左右的鑲片立銑刀，做到半精加工走刀“快”；精加工時盡量選用硬質(zhì)合金刀桿和高精度球頭鏡面刀片，這樣可在保正加工質(zhì)量的同時節(jié)省選用整體合金刀具的高昂費用。精加工中所用最小刀具的半徑應(yīng)小于或等于被加工零件上的內(nèi)輪廓圓角半徑，尤其是在拐角加工時，應(yīng)選用半徑小于拐角處圓角半徑的刀具，并以圓弧插補的方式進(jìn)行加工，這樣可以避免采用直線插補而出現(xiàn)過切現(xiàn)象，做到精加工以避免采用直線插補而出現(xiàn)過切現(xiàn)象，做到精加工質(zhì)量“好”。因此，刀具的準(zhǔn)確選擇和使用是影響數(shù)控加工質(zhì)量的重要因素。

六、結(jié)語

雖然我國的數(shù)控加工具有一定的進(jìn)步和發(fā)展，在各領(lǐng)域發(fā)揮著很大的作用，但是在加工加工效率以及企業(yè)的競爭力方面還有一定的進(jìn)步空間。數(shù)控加工具有自動化，柔性化高，能力強的主要特點，在進(jìn)行數(shù)據(jù)加工的過程中具有一定的原則，所以設(shè)備布局進(jìn)行一定的優(yōu)化，實現(xiàn)各項工序平衡，做好設(shè)備預(yù)防工作，選擇合適的加工機床，合適的刀具、刀片及相應(yīng)切削參數(shù)等從而促使汽車零部件的更高效數(shù)控加工。

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