數(shù)控車削金屬零件的加工工藝研究

李方顯

（蚌埠科技工程學(xué)校，安徽 蚌埠 233000）

為了進一步解放生產(chǎn)力，推動國家工業(yè)水平的進一步提高，對于數(shù)控技術(shù)的研究不斷深入，數(shù)控車床的應(yīng)用也日益廣泛。對機床性能加以開發(fā)，將數(shù)控技術(shù)融入傳統(tǒng)加工工藝中，對于我國制造業(yè)的發(fā)展有十分重大的意義。數(shù)控技術(shù)以數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、智能控制技術(shù)為基礎(chǔ)，對構(gòu)件加工過程實現(xiàn)精確的自動化控制，從而提高加工質(zhì)量和加工效率。

1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 挑戰(zhàn)

目前，在數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用當(dāng)中，面臨著一定的挑戰(zhàn)。在數(shù)控技術(shù)下，車削金屬零件的加工工藝過程復(fù)雜程度將進一步提高，不但需要對相關(guān)程序進行編寫，還必須對加工精確度進行保障。這些傳統(tǒng)的數(shù)控車床，雖然在工作中也能夠?qū)σ恍┘庸栴}進行解決，但是對于企業(yè)加工制造的現(xiàn)代化發(fā)展，仍無法提供有力的支持[1]。為此，企業(yè)要想取得更大的競爭力，應(yīng)當(dāng)注重對數(shù)控車床加以改進，對金屬零件加工程序進行簡化。

1.2 機遇

在當(dāng)前制造業(yè)快速發(fā)展的背景下，車削金屬件加工也擁有了更好的發(fā)展機遇，同時有著更為廣闊的發(fā)展前景。通過利用計算機操控加工過程，節(jié)省了大量的人力資源。由于當(dāng)前社會中加工人才數(shù)量較少，高水平、高技術(shù)的專業(yè)人才更是十分缺乏，因而很多企業(yè)對于數(shù)控技術(shù)更加傾向于對數(shù)控技術(shù)的引入，應(yīng)用數(shù)控車床完成加工作業(yè)，利用機器加工替代人工加工，在人力成本方面實現(xiàn)了有效的降低。另外，數(shù)控車床加工效率更快，能增加金屬零件產(chǎn)量，同時也可提高配件質(zhì)量，對數(shù)控車床行業(yè)發(fā)展也有促進作用[2]。

2 數(shù)控車削金屬件加工工藝設(shè)計

2.1 數(shù)控加工工藝原則

數(shù)控車削金屬件加工中，需要遵循精細化、耐用性等原則。對配合件的制作，必須滿足精細的原則，加工配合件之前，就需要對配合件基本情況加以了解，在粗略知曉的基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)化的詳細分析，進而在此基礎(chǔ)上，對詳細的計劃加以制定，做好各個方面的分工配合。例如，對金屬零件進行加工之前，要先對配合件大概形狀加以構(gòu)想，然后繪制圖紙，對配合件外形進一步明確。使用測量尺精確測量，明確配合件各方面參數(shù)，進而對相應(yīng)的數(shù)控加工程序加以編制。利用數(shù)控車床完成精細加工，進一步提高配合件的精準(zhǔn)度。再進行相應(yīng)的設(shè)計，將相關(guān)程序輸入計算機，數(shù)控車床自動切割打磨，進而得到需要的配合件加工成品[3]。為保證耐用性，中調(diào)要關(guān)注材料的選擇，保證所選材料質(zhì)量性能優(yōu)異。材料強度將會直接影響配合件的耐用性，不過由于耐用原則相對比較容易實現(xiàn)，所以對于加工工藝方面并沒有太高的要求。

2.2 數(shù)控加工工藝流程

數(shù)控加工的工藝流程方面，數(shù)控車削金屬零件加工中，首要的流程就是總體分析，做好前期準(zhǔn)備工作。綜合分析材料、精度、尺寸等工件各個方面的要求，進而對切削、刀具、步驟等主要的要素加以確定，明確工具量具應(yīng)用情況，以實際情況為基礎(chǔ)，選擇最為合適的數(shù)控車床。然后進行詳細的工藝分析，主要針對被加工金屬零件土樣的分析，對加工內(nèi)容、技術(shù)要求等加以明確，在此基礎(chǔ)上，確定方案，完成凌家加工，制定工藝路線，完成數(shù)控加工。具體內(nèi)容主要是對工序的劃分，對加工順序的安排，以及和傳統(tǒng)工序的銜接等。設(shè)計數(shù)控加工的工序，劃分工步，選擇夾具，定位零件，對刀具和切削量加以確定。調(diào)整數(shù)控加工的程序，對相應(yīng)刀點準(zhǔn)確確定，路線和補償也要清楚。

3 實際應(yīng)用案例分析

3.1 樣圖分析

以典型數(shù)控車削金屬件為例，其包括了兩個部分，分別稱為工件1和工件2。在工件1和工件2的配合中，可采取兩種不同的配合方法，一種方法是采取M30×1.5的內(nèi)外螺紋配合方式；另一種方法是采取工件1的φ22、R20內(nèi)孔和工件2的φ22、R20外圓相配合的方式，并且對φ22孔軸配合采取的是間隙配合方式。對于加工精度具有比較高的要求，并且在兩種配合方式中，對于總長都有一定的規(guī)定。工件1左端的構(gòu)成，包括了φ48的外圓、橢圓、拋物線，對外圓有很高的精度要求。加工中采用35°外圓菱形刀，粗加工S800、F150，精加工S1500、F100。使用R2球頭道，加工拋物線、橢圓等，注意將不良的影響消除。右端40°梯形槽，以及槽底均使用R3圓弧連接，加工中使用切槽刀，確保尺寸合格。加工工件2外輪廓的過程中，對M30×1.5的內(nèi)外螺紋配合現(xiàn)行加工，將兩個加工好的工件旋在一起，然后加工外輪廓，確保尺寸合格。

3.2 工藝確定

加工中，對卡盤使用三爪夾緊，同時完成定位，使用的是毛坯棒料，將工件零點，在工件中選取位置，是右側(cè)軸心，并在相應(yīng)點位置，設(shè)置安全點及換刀點。加工當(dāng)中，先進行粗加工，然后進行精加工，加工順序是先完成內(nèi)部加工，再進行內(nèi)部加工。明確具體的應(yīng)用場合，摸索出具體的加工實踐，進而確定合適的加工工藝方案，完成典型金屬件的加工。具體的加工工藝過程中，均使用數(shù)控車FANUC系統(tǒng)，加工順序為，利用外圓車刀，裝夾毛坯，伸出長60mm，車平面光出加工工件2；使用φ20麻花鉆鉆孔φ20×26；使用內(nèi)孔車刀，粗精車φ36螺紋內(nèi)孔；使用內(nèi)溝槽車刀，車5×1.5內(nèi)溝槽；使用內(nèi)螺紋車刀，車M30×1.5內(nèi)螺紋；使用切斷車刀，切斷工件2，總長留0.5mm余量；使用外圓車刀，裝夾毛坯，伸出長70mm，車平面光出加工工件1，并粗精車螺紋外圓φ36、R22、φ48；使用外切槽車刀，車5×1.5及40°槽；使用外螺紋車刀，車M30×1.5外螺紋；使用外圓車刀，裝配工件1和工件2，車平面總長取50±0.05，同時粗精車工件2φ22、R20、R44.5外輪廓；使用端面車刀，卸下工件并掉頭夾持工件1φ36外圓，車平面控制總長；使用φ20麻花鉆，鉆孔φ20×25；使用內(nèi)孔車刀，粗精車R20、φ22內(nèi)輪廓；使用外圓車刀，粗精車φ48外圓；使用φ2球頭刀，粗精車橢圓機拋物線，最后進行復(fù)檢，并卸工件送檢。

3.3 刀具選擇

以車削金屬零件加工要求為基礎(chǔ)，對刀具確定，為金屬件加工精度提升奠定基礎(chǔ)。具體作業(yè)中，對工件會流出一些余量，主要滿足后續(xù)的精加工需求，通常在直徑方向有0.4mm到0.5mm。粗加工當(dāng)中，切削深度一般為1mm到1.5mm，進給量每分鐘100mm，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘800r。精加工中，通常進給量為每分鐘50mm，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘200r。具體的刀具選擇及參數(shù)為，粗加工斷面使用80°偏刀，進給速度每分鐘150mm，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘800r；精加工外圓使用35°菱形刀，進給速度每分鐘100r，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘1500r；粗加工內(nèi)孔使用φ16鏜孔刀，進給速度每分鐘150mm，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘800r；精加工內(nèi)孔使用φ16鏜孔刀，進給速度每分鐘100mm，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘1000r；切槽及切斷加工使用外切槽及切斷車刀，進給速度每分鐘150mm，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘800r；內(nèi)溝槽加工使用內(nèi)溝槽車刀，主要參數(shù)是100mm每分鐘，600轉(zhuǎn)每分鐘；內(nèi)外螺紋加工使用內(nèi)外螺紋車刀，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘1000r；圓弧加工使用φ2球頭刀，主要參數(shù)是100mm每分鐘，100轉(zhuǎn)每分鐘。

3.4 檢驗總結(jié)

完成所有加工流程之后，需要對加工工作進行檢查和總結(jié)。根據(jù)車削金屬件的具體要求，檢查其質(zhì)量和精度是否滿足，判斷加工工藝是否合格。

在現(xiàn)代化生產(chǎn)加工當(dāng)中，數(shù)控車床已經(jīng)成為了一個必不可少的重要部分。為了提高數(shù)控車床性能，強化數(shù)控技術(shù)應(yīng)用，對數(shù)控車削金屬零件加工工藝設(shè)計進行研究，明確加工工藝具體流程，針對不同金屬零部件，應(yīng)用不同數(shù)控車床，從而使車削金屬件加工質(zhì)量得到提升。