軸類零件數(shù)控加工精度的提高方法探索

□李新元

隨著新型材料的發(fā)展，軸類零件各個(gè)領(lǐng)域都廣泛使用，然而軸類零件在加工過(guò)程中，受到切削力、切削熱等影響很容易出現(xiàn)變形，所以在軸類零件加工時(shí)，一定要保持軸類零件加工精度，本文根據(jù)軸類零件加工的工藝特點(diǎn)和影響軸類零件加工精度因素，提出了提高軸類零件加工精度的方法。

一、軸類零件數(shù)控加工工藝特點(diǎn)

(一)設(shè)計(jì)要求較高。在數(shù)控加工設(shè)計(jì)過(guò)程中，不能出現(xiàn)偏差，為了體現(xiàn)軸類零件數(shù)控加工精度的要求，需要在加工過(guò)程中，一是選擇同一基準(zhǔn)位置進(jìn)行尺寸標(biāo)定和設(shè)計(jì)，從而減緩加工過(guò)程出現(xiàn)的偏差，同時(shí)減少加工過(guò)程的復(fù)雜性，有利于提高軸類零件加工精度；二是考慮軸類零件加工尺寸的合理性，由于軸類零件在加工設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)過(guò)度操作，要充分考慮刀尖半徑大小，否則在加工時(shí)容易出現(xiàn)不可挽回的損失，甚至出現(xiàn)更為嚴(yán)重的問(wèn)題。

(二)數(shù)控加工的適應(yīng)性高。數(shù)控零件加工在改變?cè)行阅艿臅r(shí)候，也能同時(shí)適應(yīng)數(shù)控加工的各種條件，因此可以說(shuō)數(shù)控加工的適應(yīng)性高，能夠滿足各類需要。由于軸類零件包含很多圓形形狀的零件，為了更好地進(jìn)行零件加工，需要進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析并確定加工方案，因此軸類零件加工的數(shù)控機(jī)床要有很高的適應(yīng)性。通常軸類零件可以通過(guò)一次裝卡完成整體加工，為了體現(xiàn)整個(gè)加工過(guò)程的穩(wěn)定性需要采用特殊的固定方式進(jìn)行固定。

(三)軸類零件定位基準(zhǔn)。在對(duì)軸類零件加工時(shí)，可以將兩個(gè)中心孔作為定位基準(zhǔn)，在加工開(kāi)始時(shí)，要以軸為中心線，作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，重視中心孔的加工精度，由于中心孔需要定位，可將其作為基準(zhǔn)定位。對(duì)零件用機(jī)床的頂尖在機(jī)床上定位，在對(duì)外圓進(jìn)行操作時(shí)，使用定位的方法可以保證各個(gè)外圓的同軸保持垂直，另外，在對(duì)軸類零件加工時(shí)，需要保持兩端的定位基準(zhǔn)一致，從而減少磨損和變形。為了較少變形和震動(dòng)，需要將工件的一段卡在裝夾中，這樣的工藝水平可保持定位的準(zhǔn)確，根據(jù)工件最終精度和毛坯制造精度來(lái)選擇加工方式，因此在加工過(guò)程中，一定要保持軸類零件定位基準(zhǔn)。

二、影響軸類零件數(shù)控加工精度的因素

影響數(shù)控加工精度的原因有很多，涉及到零件的材料、零件的結(jié)構(gòu)和機(jī)床工藝等多方面，其中最大的是數(shù)控加工過(guò)程中零件變形帶來(lái)的影響。同時(shí)，在軸類零件加工時(shí)，需要重視軸類零件的特點(diǎn)、刀具的選擇、切削量和進(jìn)給速度等因素。由于存在著眾多的影響條件，也需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理，綜合各種因素的影響，并合理選擇合適的加工方式，從而提高軸類零件加工精度。

(一)軸類零件材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)的變形。第一，由于零件的材料彈性模量較小，在加工過(guò)程中發(fā)生回彈現(xiàn)象，再者是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于是軸類零件，因此結(jié)構(gòu)不對(duì)稱導(dǎo)致了強(qiáng)度較低，容易產(chǎn)生形變，從而降低零件加工精度。第二，在零件的加工過(guò)程中，一般采用鍛件及球墨鑄件的方式，因此需要選擇合適的毛坯。第三，在零件材料加工過(guò)程中，需要注意熱量帶來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)的變形，選擇合適的零件材料進(jìn)行加工是必不可少的過(guò)程，也是十分重要的因素。

(二)零件裝夾工藝產(chǎn)生的變形。無(wú)論哪種裝夾工藝都會(huì)或多或少的變形，在裝夾過(guò)程中，由于零件自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)導(dǎo)致裝夾的受力點(diǎn)和夾緊力不同，零件容易發(fā)生變形，會(huì)進(jìn)一步對(duì)零件加工的精度產(chǎn)生影響。

(三)加工過(guò)程中刀具對(duì)工件產(chǎn)生的變形。在加工過(guò)程中，刀具對(duì)工件產(chǎn)生的變形主要包括兩方面，一方面是加工過(guò)程中需要克服材料的彈性變形和刀具與工件之間的摩擦力。由于部分位置受力較大，會(huì)隨之產(chǎn)生變形；另一方面是切削力，切削力與零件材料產(chǎn)生擠壓變形，同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，影響零件加工精度。此外，刀具的切割用量和路徑軌跡以及機(jī)床的性能都可能影響軸類零件數(shù)控加工精度。

三、提高軸類零件數(shù)控加工精度的方法

(一)合理選擇工件的定位與裝夾。合理選擇工件的定位與裝夾對(duì)提高數(shù)控加工精度起著決定性因素，在數(shù)控機(jī)床方面對(duì)于工件的定位主要分為以毛坯為準(zhǔn)、以精準(zhǔn)為主，在選擇毛坯為基準(zhǔn)的時(shí)候，盡可能選擇沒(méi)有經(jīng)過(guò)加工的表面。因此，不同的零件結(jié)構(gòu)和加工方法需要匹配不同的裝夾工藝。通過(guò)在原有的工件定位與裝夾工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，其優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法是對(duì)加工的軸類零件提高剛性來(lái)抵抗變形，可以改進(jìn)固裝裝夾技術(shù)，還可以采用電磁吸盤和專用夾具等專用設(shè)備，避免裝夾形變影響精度。

(二)對(duì)加工設(shè)備選擇合適的刀具以及切削用量。必須選擇合適的刀具材料以及刀具的幾何角度，因?yàn)檫@對(duì)軸類零件加工具有非常重要的作用，它直接影響著切削力的大小和切削熱。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可得，切削力的大小與受力面積有直接關(guān)系，因此要控制好切削量。數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床不同，對(duì)于刀具的選擇與使用非常嚴(yán)格，刀具不僅要有很好的剛性還要具備很好的精度和穩(wěn)定性，為了更好的切割，也要選擇更好的切割角度和切割量，這樣在提高精度的同時(shí)，還能避免出現(xiàn)過(guò)度切割問(wèn)題，從而更高效、安全的生產(chǎn)。

(三)制定合理的軸類零件數(shù)控加工方案。為了提高軸類零件數(shù)控加工精度事先要規(guī)劃好軸類零件加工方案。一是需要認(rèn)真對(duì)零件的圖紙進(jìn)行仔細(xì)的分析，選擇合適的加工順序和加工位置。二是可以合理利用數(shù)控機(jī)床的特征，采用高速切削的工藝方法。在高速切削過(guò)程中，通過(guò)冷處理，將90%的切削熱量帶走，減少零件的熱變形從而提高軸類零件精度。通常來(lái)講，合理的軸類零件數(shù)控加工方案，主要包括刀具的選擇、刀具切割量的選擇和切割位置的選擇，是一項(xiàng)更加系統(tǒng)更加縝密的工作。對(duì)于合理的加工方案來(lái)說(shuō)，程序控制人員必須清楚每一個(gè)加工步驟和過(guò)程，設(shè)計(jì)合理的切削量，并按照標(biāo)準(zhǔn)形式編寫代碼，對(duì)于粗加工的零件，要根據(jù)不同的加工條件設(shè)置不同的切削量參數(shù)，這樣才能提高軸類零件加工精度。

(四)對(duì)加工軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)于軸類零件，由于它的形狀復(fù)雜需要高速加工，數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)必須事前了解到它的刀具軌跡，否則當(dāng)?shù)毒叩姆较虬l(fā)生急速變化時(shí)，由于機(jī)床的慣性可能會(huì)產(chǎn)生殘次品，從而降低了精度，增加了損失。因此，在對(duì)軸類零件進(jìn)行加工時(shí)，必須要對(duì)軸類零件進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)于復(fù)雜的零件加工程序，產(chǎn)生誤差的可能性很大，因此必須對(duì)加工軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

四、結(jié)語(yǔ)

軸類零件數(shù)控加工應(yīng)用廣泛，零件加工精度不斷提高的同時(shí)，加工效率也在不斷提高。在生產(chǎn)的過(guò)程中，加工精度不僅與機(jī)床設(shè)備有著密切關(guān)系，還與機(jī)床數(shù)控的工業(yè)水平有著直接的關(guān)系。同時(shí)，數(shù)控加工對(duì)不同的軸類零件有著不同的程序，需要設(shè)計(jì)人員編寫不同的程序進(jìn)行控制，因此，在數(shù)控零件加工過(guò)程中，要充分考慮工藝設(shè)計(jì)要求，還要設(shè)計(jì)人員熟練掌握工藝技能，這樣既能保證加工的實(shí)用性和便捷性，還能提高軸類零件加工精度。