數(shù)控車床加工工藝流程的優(yōu)化改進

李林，肖光臨，呂巖，焦丕顯

（1.沈陽第一機床廠；2.沈陽機床（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110000）

數(shù)控車床加工環(huán)節(jié)對多項高新技術(shù)進行了有效運用，比如自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、自動監(jiān)測技術(shù)、高端機械技術(shù)等，這也在一定程度上說明了數(shù)控車床的自動化程度較高。在數(shù)控車床快速發(fā)展的背景下，高新技術(shù)企業(yè)不僅開始注重培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才，同時也對數(shù)控加工技術(shù)、數(shù)控車床加工工藝流程提高了重視。對數(shù)控車床加工工藝流程予以優(yōu)化改善，為加工精確度和效率提供有力保障。

1 數(shù)控車床加工現(xiàn)狀

1.1 加工工序不集中

在現(xiàn)代社會高速發(fā)展的背景下，過去的數(shù)控車床加工手段早已無法充分滿足新時代下的需求，主要是由于其在加工過程中定位頻次太多，而且加工程序太過分散，無法充分集中，同時零件在加工過程中經(jīng)常反復裝夾極易導致外形產(chǎn)生變動，降低產(chǎn)品精確度，對零件品質(zhì)也會造成較大影響。

1.2 加工工藝陳舊

過去加工工藝陳舊傳統(tǒng)，未曾得到過改善優(yōu)化，導致眾多工序也極為粗糙。而且大部分工作人員在對刀具予以應用時，經(jīng)常忽略舊刀具跟新刀具的差異化較大的問題。在具體加工環(huán)節(jié)，工作人員只憑借過去的實踐經(jīng)驗予以操作，未曾對部件進行試驗，也不具備較高的專業(yè)能力和技術(shù)水平，這大大拉低了加工效率與品質(zhì)。

1.3 技術(shù)人員專業(yè)技能參差不齊

數(shù)控車床在生產(chǎn)制作環(huán)節(jié)，需要高專業(yè)、高技能、高水平的人才對其進行操控，然而部分技術(shù)人員的專業(yè)能力較低，無法滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量不合格，加工程序不嚴謹、不規(guī)范，導致加工產(chǎn)品品質(zhì)不達標，這對數(shù)控車床的順利有序運行造成了較大不利影響。

2 加工零部件工藝性分析

要想切實優(yōu)化改進數(shù)控車床加工工藝流程，一定要針對加工零部件進行工藝性分析，從而提升數(shù)控車床加工的效率、質(zhì)量，詳細分析如下：

2.1 加工零部件工藝性應當符合數(shù)控車床加工特點

在繪制數(shù)控車床將要加工制作的零件圖紙時，標記相關尺寸的關鍵前提是加工便捷，因此，應當制定一個統(tǒng)一的標準，并將坐標位置、尺寸予以清晰標注，這有助于后期協(xié)調(diào)和編程環(huán)節(jié)對相關尺寸的整改，為設計基準、工藝基準的準確性提供強力保障，如此方能促進編程原點、制定檢測基準等多方面順利有序開展，同時也能夠減少設計工作人員對產(chǎn)品應用特點的擔憂。

不僅如此，零件外部輪廓的幾何元素也應當提高重視，確保其條件能夠充分滿足相關標準需求。數(shù)控車床在進行手工編程時應當重點注意節(jié)點、基點坐標的核算；而自動化編程則應當注重工件輪廓的幾何元素概念以及其給定條件是否充分完整，從而為工藝性分析水平、編程質(zhì)量提供有力保障。

2.2 確保數(shù)控車床加工的可能性

首先應當選取幾何種類、外在形狀、內(nèi)孔等都相同的零件，避免經(jīng)常更換刀具而延長加工周期，降低加工效率、零件工藝水平高低以及轉(zhuǎn)接圓弧半徑尺寸跟被加工輪廓的高低有著密切關聯(lián)，對此，應當防止內(nèi)槽圓角半徑?jīng)]有與其相匹配的直徑刀具，也要防止半徑偏小。要想真正解決由于工件重新安裝使得加工完成后，兩個面上的輪廓定位、規(guī)格大小不相稱的問題，一定要注重定位基準的一致性，同時確保工件上留有開設好的定位基準孔，盡可能采用工藝孔來當做定位基準孔。此外，還應當將接受過精密加工的表面當做統(tǒng)一規(guī)范，該行徑可有效杜絕二次裝夾導致的偏差現(xiàn)象。

2.3 加工工藝方案設計

在對加工制作方案進行規(guī)劃設計時，要格外注重加工工藝圖紙、部件結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)等內(nèi)容，同時結(jié)合加工數(shù)目、精確度、大小、形狀等設計加工工藝方案，降低在實際加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的垃圾、雜物以及污染，最重要的是讓產(chǎn)品品質(zhì)達標。如果部件精確度達不到預定標準，那么應當予以調(diào)整修復，如果修復之后的精確度依然不符合相關標準，那么該產(chǎn)品只能作廢處理。

3 選取合理的加工方法與工序

對數(shù)控車床加工工藝流程而言，合理的加工方法、工序也是其優(yōu)化改進的要點之一。

3.1 加工方法選擇

在決定零件采取何種加工方法最為科學合理時，應當參考工件表面的粗糙度、加工精確度等，以兩者均能夠滿足相關設計標準需求為前提去選擇。在選擇加工方法時，應當對零件規(guī)格、外部輪廓、熱處理等技術(shù)需要進行全面考量，如此方能選出最規(guī)范、最可靠的加工方法，在實際選擇過程中，應當以相同層次的加工方法為中心。根據(jù)具體生產(chǎn)設施設備，在選擇加工方法時應當將箱體表面孔的位置、直徑等參數(shù)當做主要參考數(shù)據(jù)。若是箱體表面孔較小，那么應當選取鉸孔方式予以操作；若是箱體表面孔較大，那么應當選擇鏜孔方式予以操作。除此之外，也要根據(jù)真實生產(chǎn)進度，通過合理有效的加工方式來提升生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本。

3.2 加工工序選擇

運用數(shù)控車床對零件進行加工時，其程序步驟通常比較集中化，所以在選取加工工序時，應當盡量將所有或者絕大多數(shù)工序在一次裝夾中做完，該條件應該當做加工工序選擇必須要遵守的原則之一。詳細而言，即設計工作人員應當根據(jù)零件圖紙斟酌思考該工件能否一次裝夾操作完畢，如果實在不能一次裝夾完成加工，那么應當最大程度降低替換刀具的頻率以及裝夾頻率。對工序進行劃分時，加工精度以及效率一定要引起高度關注，在相同表面進行加工時，應當嚴格遵守“粗加工→半精加工→精加工”的順序進行，遇到特殊情況也可以將全部表面的粗加工和精加工分開操作。

3.3 明確最佳加工路線

在明確最佳加工路線時，應當對以下幾方面提高重視，分別是：

（1）基本原則。明確加工路線是數(shù)控車床加工工藝流程改進優(yōu)化的重點核心，在確定過程中應當遵守基本原則：加工路線要最短、數(shù)值核算要簡便快捷、點位控制以及定位準確性要加強，如此方能最大程度節(jié)省空刀時長以及程序段、削減編程工作量，確保加工零件的精確度。

（2）具體路線確定。點位控制數(shù)控車床并不需要對刀具的活動途徑進行分析研究，只用滿足定位精確度需求即可，所以走刀途徑的設定應當是在空中的路程最短。確定最佳加工路線時，還應當注重刀具軸向的運動長度，該長度極易受到工件孔洞深淺的的影響。比如數(shù)控車床車螺紋，在進給機構(gòu)速度提升或者降低時，一定要防止產(chǎn)生切削現(xiàn)象，這對引入距離與超越距離提出了要求。在車削平面零件時，通常會選取立刀側(cè)刃，但是該方式會留下一些接刀痕跡，對此，相關工作人員一定要注重刀具的切入、切出步驟的設計，借此消除接刀痕跡，從而為零件表面質(zhì)量提供有力保障。

（3）輪廓加工路線。在車削外表面輪廓的環(huán)節(jié)，需要畫出工件曲線的延長線，并在該延長線上對車刀的切入點、切出點予以設定，該行徑可有效杜絕零件表面出現(xiàn)劃痕問題，進而提升零件外表面輪廓的光滑度。在車削零件內(nèi)輪廓表面時，應當將車刀的切出或者切入線路設置在零件輪廓的法線位置，并在兩個幾何元素相交叉的節(jié)點部位確定切入點以及切出點。需要格外注意的是，在對零件輪廓進行加工時，不得發(fā)生中途停頓問題，不然在彈性變形平衡情況下，這些零部件極易由于暫停導致不平衡，零件表面也會出現(xiàn)加工劃痕。

3.4 工序卡制定、刀具安裝設計

（1）工序卡制定。跟常規(guī)車床對比而言，數(shù)控車床的加工工藝具備較大的特殊性質(zhì)，主要是因為工序繁瑣復雜，成本偏高，功效齊全，技術(shù)較高等，所以在實際生產(chǎn)制作環(huán)節(jié)，數(shù)控車床大多數(shù)會擔負極其繁瑣、難度較高的加工程序。數(shù)控車床的編程跟其自身加工流程息息相關，所以在設計制定工序卡時一定要科學嚴謹，尤其是編程說明、編程原點、對刀點、車削參數(shù)等都要了解清楚。編程說明主要是指車床型號、程序編號、使用刀具半徑補償、鏡像對稱加工方式等方面，在實際編程環(huán)節(jié)，應當盡可能將不必要的、無用的流程環(huán)節(jié)予以削減，同時也要科學規(guī)范的確定編程原點、對刀點，遵循“先粗后精”原則以及“由近及遠”原則。

（2）刀具安裝設計。該環(huán)節(jié)對數(shù)控車床加工工藝流程優(yōu)化改進來說是最末尾的階段，其不但要統(tǒng)一編程、設計、工藝的基礎，還要盡量削減裝夾頻次，同時最大程度減小人工調(diào)節(jié)問題的發(fā)生率。如果零件加工數(shù)目較少，那么夾具應當根據(jù)數(shù)控加工特質(zhì)跟標準需求相符，借此令車床坐標系和工件之間的規(guī)格關聯(lián)更加一致。此外，還要確保車床跟夾具的坐標方位固定程度滿足設計需求，注重組合夾具、可調(diào)節(jié)式夾具、其余通用夾具的合理有效運用，借此減少數(shù)控車床加工需要的準備時間、節(jié)約生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的效益。

4 實例分析

4.1 刀口散熱器加工難點

本次實例探究對象是LED燈具中的刀口散熱器，主要是為了提高研究的實踐意義。平均每盞LDE燈都必須要配置散熱器，而且該領域?qū)τ诘犊谏崞鞯男枨罅恳草^大，因此，刀口散熱器如何高效高質(zhì)的大量生產(chǎn)，是當前行業(yè)所重點關注的問題之一?，F(xiàn)如今在加工刀口散熱器時，基本流程有：篩選鋁條材料→拉削成散熱片→切割成為合適的方形坯件→車削成型。在這些生產(chǎn)步驟中，需要用到的工具器械有拉床、鋸床、數(shù)控車床等，然而前兩個工具的操作流程極為簡便快捷，且無太大技術(shù)難度，但是數(shù)控車床車削成型步驟卻難度較高，也是刀口散熱器加工生產(chǎn)的最大難點，比如：（1）定位和裝夾難度較大；（2）片狀材料在車削時極易產(chǎn)生打刀問題，而且加工環(huán)節(jié)會出現(xiàn)較大噪音，鋁材料出現(xiàn)粘刀的幾率也很高；（3）散熱片對外在形象質(zhì)量要求極為嚴格，想要挑選在極為合理的刀具十分困難；（4）生產(chǎn)數(shù)量過多，對生產(chǎn)進度、效率提出了更高的要求。以上都是刀口散熱器在實際加工過程中遇到的難點。

4.2 刀口散熱器加工工藝流程的優(yōu)化改進

要想切實提高刀口散熱器加工的效率以及質(zhì)量，一定要優(yōu)化并改進之前的數(shù)控車床加工工藝流程，詳細優(yōu)化改進措施如下所述：

（1）刀具篩選。由于加工零件結(jié)構(gòu)為片狀，而且選取的切削模式為斷續(xù)法，所以相關技術(shù)人員選取高速鋼車刀、機夾金剛石車刀以及機夾硬質(zhì)合金刀三種刀具進行對比試驗，通過對比發(fā)現(xiàn)，成本較低的高速鋼車刀難以滿足生產(chǎn)量較大的需求，而使用期限偏長的機夾金剛石車刀價位偏高，且對設備也有一定要求，所以最后選定不需要高光同時成本不高的機夾硬質(zhì)合金車刀，還為其配備了相關鋁材車削的硬質(zhì)合金刀粒。

（2）數(shù)控車床選型以及配置。一般情況下，刀口散熱器的加工方式都是輕切削，所以在選擇數(shù)控車床設備時，必備條件是輕便靈活，而C6132型號的數(shù)控車床正好與該要求相符，而且還能為車削加工環(huán)節(jié)的輕便、快速、靈活提供強力保障，因此最終選擇的是C6132型號數(shù)控車床。此外，為了充分滿足高效率生產(chǎn)的實際需求，應當安裝自動松緊結(jié)構(gòu)的車床卡盤、換刀迅速的排刀架。

（3）工藝流程優(yōu)化。選擇完畢刀具、數(shù)控車床型號以及相關配置之后，技術(shù)工作人員以及操作、裝夾、切削為中心進行了多項試驗，然后對工藝流程進行了確定。①通用生產(chǎn)環(huán)節(jié)改良。裝夾模式、配套鋼環(huán)卡盤都要進行改進優(yōu)化，如此方能顯著提升刀口散熱器生產(chǎn)時每個階段的效率和質(zhì)量。其中在改進優(yōu)化裝夾模式時，需要對圓形以及方形裝夾予以充分設計，同時應用焊接方式將加緊部位的鋼環(huán)與卡盤軟爪對接，進行裝夾卡爪的操作；應用配套鋼環(huán)卡盤的優(yōu)勢時能夠加強車削的生產(chǎn)效能。最后得出結(jié)果，自從對夾具進行改進優(yōu)化以及車削工藝配套之后，僅用兩臺數(shù)控車床就能夠完成刀口散熱器的大批量配合加工，加工效率也高達每個班次至少500個。②生產(chǎn)專用夾具。在正常運轉(zhuǎn)數(shù)十天之后，由于自制夾具的原因，加工效率的提升已經(jīng)進到了瓶頸期，并且偶爾也會發(fā)出車削噪音和較強的震動感，對此，企業(yè)相關工作人員專門研發(fā)設計出了散熱片專用夾具，利用螺紋將夾具和數(shù)控車床主軸拉桿進行連接，左側(cè)是片狀裝夾散熱片，周向定位則是通過鍵槽操作完成，拉緊定位面為60°角的錐面。新型夾具確定之后，技術(shù)人員根據(jù)夾具特性對刀口散熱器加工工藝流程進行更加深入的改進優(yōu)化，尤其是加工工藝參數(shù)、刀具安裝等環(huán)節(jié)，這讓刀口散熱器的批量配合加工效率得到了大幅度提升，平均每班次生產(chǎn)600個，而且加工環(huán)節(jié)安全穩(wěn)定，只需要一臺數(shù)控車床即可實現(xiàn)，加工過程分為1刀開粗、1刀精車，優(yōu)勢眾多。由此可見，對數(shù)控車床加工工藝流程進行優(yōu)化改進的意義與價值極高。

5 結(jié)語

綜上所述，數(shù)控車床在實際加工過程中，效率、精度是其核心要素，對加工工藝流程進行優(yōu)化改進能夠有效提升加工效率和精度，同時還能夠節(jié)約企業(yè)經(jīng)濟成本，提升企業(yè)經(jīng)濟收益，這對數(shù)控車床產(chǎn)業(yè)未來的穩(wěn)定健康發(fā)展有重大現(xiàn)實意義。