基于不規(guī)則零件的數(shù)控機(jī)床加工工藝分析

陳鳳光（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)力技術(shù)學(xué)院，廣西柳州　545616）

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基于不規(guī)則零件的數(shù)控機(jī)床加工工藝分析

陳鳳光
（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)力技術(shù)學(xué)院，廣西柳州545616）

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床技術(shù)有了迅猛地發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在零件生產(chǎn)中占據(jù)著重要的位置，它的使用極大地提高了零件加工精度和加工效率。數(shù)控機(jī)床在加工不規(guī)則的零件的過(guò)程中，有一套配套的加工工藝，工藝中主要涉及到的是刀具的選擇、切削量的選擇、以及夾具、基準(zhǔn)還有裝夾、加工輪架等方面的選擇和確定，只有將這些方面都確定完畢，不規(guī)則零件的加工就可以順利進(jìn)行了。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；不規(guī)則零件；加工工藝

數(shù)控機(jī)床在零件加工中占據(jù)著重要的位置，相對(duì)于傳統(tǒng)的加工方法，它具有很多優(yōu)越性，但是如果加工工藝不先進(jìn)，在加工的過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。因此為了保證數(shù)控機(jī)床順利加工不規(guī)則的零件，就必須對(duì)加工過(guò)程中所要用到的一系列的工具進(jìn)行選擇，從而為加工的順利進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而提高不規(guī)則零件的加工效率，縮短加工的時(shí)間，創(chuàng)造更高地經(jīng)濟(jì)效益。

1　加工刀具選用及磨損分析

數(shù)控機(jī)床在加工不規(guī)則的零件的時(shí)候，最重要的就是要選擇合適的刀具。無(wú)論是加工不規(guī)則的零件還是加工輪架零件的底部外圓，或者是對(duì)輪架上的三個(gè)軸的加工，特別是對(duì)底部外圓的加工，刀具在切削的過(guò)程中一般都是處于一種斷續(xù)切削的狀態(tài)，主要是由于需要切削的材料比較多，這種斷續(xù)的切削對(duì)刀具的剛性有很高的要求，只有較高的剛性才能滿足于承受不斷的切削，從而保證切削的順利進(jìn)行。由此可見選擇合適的刀具十分重要，一般情況下選用的是80℃以及35℃的等邊菱形涂層刀片。

刀具磨損將直接影響加工的質(zhì)量，阻礙加工效率的提高。由于切削力比較大，所以刀具有磨損是不可避免的，且磨損一般都呈現(xiàn)在后刀面上。在切削過(guò)程中，要不斷地對(duì)刀具進(jìn)行觀察，掌握所使用刀具的磨損情況，控制在合理的刀具磨損限度，或者是磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，避免刀具很快地被磨損而造成廢品。

一般在實(shí)際使用的過(guò)程中，觀察刀磨情況的方法主要有兩種。第一種方法就是直接觀察刀具的后刀面，特別是在使用刀具之前或者是休息空間，都要仔細(xì)觀察刀具特別后刀面的磨損程度，如果觀察到了后刀面存在十分嚴(yán)重的磨損痕跡，那么就要及時(shí)地修磨或者是直接換刀，刀具后刀面的磨損程度在涂層刀具的時(shí)候是比較容易觀察出來(lái)的。二是觀察所加工的零件的表面，在相同的切削條件下，如果切屑的形狀發(fā)生了很大的變化，比如說(shuō)切削由長(zhǎng)條狀的變成了短碎的甚至是碎屑類的，或者直接觀察切屑的顏色，如果從銀白色變成了黃色或者是黑色等，都表明刀具受到了嚴(yán)重的磨損。此外，還可以通過(guò)加工的聲音來(lái)進(jìn)行判斷，當(dāng)?shù)毒邲]有磨損，正常切削的時(shí)候，它所發(fā)出的聲音是比較柔和的，聽起來(lái)不是刺耳的，然而一旦刀具被磨損，那么切削所使用的力度就會(huì)增加，從而會(huì)引起機(jī)床的振動(dòng)，振動(dòng)之余還會(huì)產(chǎn)生很大的噪音及刺耳的響聲。

在實(shí)際的加工中，要不斷地積累不同的材料、不同的刀具之間的相對(duì)應(yīng)磨損極限，從而制定一個(gè)參數(shù)。為了保證刀具的安全使用，以及提高加工的效率，避免由于刀具的磨損而影響加工的進(jìn)程，磨損極限值取參數(shù)降低15%～20%。

2　切削用量的選擇

選擇好刀具之后，還要選擇合適的切削用量，這一點(diǎn)在斷續(xù)切削中具有很重要的作用，在數(shù)控機(jī)床的切削加工中，用Q表示單位時(shí)間內(nèi)金屬的切除量的生產(chǎn)率，它的主要公式就是：

Q≈υcfap

式中，Vc表示數(shù)控機(jī)床的切削速度，而f表示進(jìn)給量，ap表示切削的深度。由此公式可以得出，Q與三者之間都是一種正比例關(guān)系，因此無(wú)論哪一項(xiàng)提高都可以直接提高加工的效率和生產(chǎn)率，然而在實(shí)際情況下，一般選擇車削用量三要素的完美結(jié)合，從而有利于保證和延長(zhǎng)車刀的使用壽命。在對(duì)車削用量選擇的時(shí)候，一般要遵循一項(xiàng)基本原則，就是在保證車床剛度足夠的情況下，要盡可能地選擇比較大的切削深度；此外，在車床的實(shí)際動(dòng)力以及剛度的范圍內(nèi)，以及滿足加工要求的前提下，所選擇的進(jìn)給量要足夠大，然后在此基礎(chǔ)上最后確定所要使用的最佳的車削速度，在實(shí)際的加工過(guò)程中要不斷地檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)床的承受能力，當(dāng)然也要檢驗(yàn)刀具的承受能力，從而保證切削用量處于一種最佳的狀態(tài)，更好地對(duì)不規(guī)則的零件進(jìn)行加工，保證加工效率和質(zhì)量。

在加工不規(guī)則的零件的時(shí)候，選擇合適的切削深度很重要，在粗略的車削的過(guò)程中，要盡可能地將所有的加工余量車削完，要盡量選擇剛性比較好的刀具，比如說(shuō)山特維克可樂滿機(jī)夾式車刀，只有保證刀具以及車床的剛性，才能保證切削的質(zhì)量，每次切削的深度都要保持在兩到四毫米，在粗車之后要一次性使用精車，切掉所有的余量，提高加工的效率，節(jié)省時(shí)間，提高生產(chǎn)率。

選擇合適的進(jìn)給量也十分重要，粗車以及精車有不同的要求，在精車的時(shí)候進(jìn)給量要保持在0.05～0.2mm/r之間，而在粗車的時(shí)候就沒有那么精細(xì)的進(jìn)給量了，一般都要考慮到車削力的影響，在保證加工工藝的強(qiáng)度以及剛度的基礎(chǔ)上，盡可能地選擇比較大的進(jìn)給量，大致保持在0.3～0.5mm/r之間。

此外，還要選擇合適的車削速度，這個(gè)速度在精車以及粗車中也有不同的要求，在粗車的時(shí)候，選擇車削的速度一般要考慮深度以及進(jìn)給量，在這個(gè)基礎(chǔ)上還要考慮刀具的壽命，從而確定所要使用的車削速度，粗車的時(shí)候根據(jù)綜合情況的要求，一般將速度控制在每分鐘90～110的速度，精車的時(shí)候速度要求更高，大致為130～160m/min。

最后還要確定加工輪架切削的參數(shù)，為了保證切削的質(zhì)量，保證其可以連續(xù)的進(jìn)行斷續(xù)切削，保證其聲音的清脆以及快速的速度，一般選擇的是0.4mm/r的進(jìn)給量、3mm的切削深度以及1300r/min的主軸轉(zhuǎn)速。

3　夾具設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)床自帶的自定心卡盤裝夾并不能直接完成所有不規(guī)則零件的加工，而是需要根據(jù)具體的需求來(lái)制定和設(shè)計(jì)夾具，從而輔助裝夾的完成。一般來(lái)說(shuō)，夾具的完成需要根據(jù)毛坯的具體形狀特征以及零件尺寸等種種要求來(lái)進(jìn)行。

夾具的設(shè)計(jì)大體上可以分為三個(gè)步驟，首先，在制定的過(guò)程中，要根據(jù)毛坯的內(nèi)孔以及外圓的面作為定位基準(zhǔn)，在這個(gè)基準(zhǔn)上要加上一個(gè)孔，從而保證孔的軸線與主軸的軸線之間的垂直度為±0.1，在此基礎(chǔ)上將夾具與工件在銷子的作用下鏈接在一起，促進(jìn)間隙之間的配合，還要用螺釘將銷子的另一頭進(jìn)行固定，將銷子的尺寸誤差保持在合理的范圍之內(nèi)，從而保證毛坯的橫向位置，做好橫向定位之后，還要進(jìn)行縱向定位，縱向定位主要要用到方形槽的尺寸，通過(guò)這個(gè)尺寸將毛坯的位置確定下來(lái)。其次，在設(shè)計(jì)夾具的過(guò)程中，夾具中心以及毛坯軸線之間的垂直問(wèn)題是一個(gè)很重要的問(wèn)題。傳統(tǒng)的加工方法比較落后，每一次旋轉(zhuǎn)都要打百分表，這樣就會(huì)直接浪費(fèi)時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率，加工效率比較慢，所以傳統(tǒng)的加工方法不利于不規(guī)則零件的大規(guī)模、批量生產(chǎn)和加工。為了保證這塊毛坯的加工順利進(jìn)行，可以在彈簧以及定位板的輔助下，將其快速地定位，并在下夾具板上弄出一個(gè)槽，深度為4mm。再者，為了促進(jìn)定位板以及槽之間的間隙配合，可以在定位板上設(shè)計(jì)一個(gè)較小的斜坡角，從而使定位板可以沿著導(dǎo)柱進(jìn)行自由的滑動(dòng)，如果在加工的過(guò)程中需要旋轉(zhuǎn)工件，那么此時(shí)就可以將螺釘打開，然后旋轉(zhuǎn)工件，將定位板壓在工件之下，然后在彈簧力的作用下，定力板又會(huì)自動(dòng)歸回原位，此時(shí)秩序?qū)⒐ぜ崔D(zhuǎn)，與定位板僅僅貼在一起，然后將螺釘擰緊就可以將工件完全地進(jìn)行定位，這也為后續(xù)的加工提供了保障和基礎(chǔ)。比如，以三根呈120度的方形塊構(gòu)成的毛坯為例，在加工的時(shí)候，必須要用夾具將其中的兩根進(jìn)行固定，并讓第三根和主軸的軸線進(jìn)行重合，由于毛坯本身是方形的，因此設(shè)計(jì)的夾具就要是方形槽，而不是圓形的。

4　基準(zhǔn)的確定

不規(guī)則零件加工對(duì)尺寸以及形位、表面的粗糙程度等都有很高的精度要求，必須將精度控制在合理的范圍內(nèi)，才能保證零件的加工質(zhì)量。在加工的過(guò)程中還要促使三個(gè)轉(zhuǎn)輪與輪架的三叉軸合理的配合，由此可見促進(jìn)不規(guī)則零件順利加工的關(guān)鍵就是合適的基準(zhǔn)。為了保證加工的精度，保證加工的質(zhì)量，工件在夾具中必須有正確的位置，找好基準(zhǔn)的定位，從而促進(jìn)加工的順利進(jìn)行。機(jī)械制造行業(yè)中對(duì)不規(guī)則零件的生產(chǎn)中，應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，還可以大大提高實(shí)際中的加工效率，使得加工工件的質(zhì)量精度有更好的保障。

5　工件裝夾找正

對(duì)夾具體進(jìn)行找正是使用夾具體之前很重要的一個(gè)步驟，它直接關(guān)乎著裝配的精度，因此要精準(zhǔn)地將誤差控制在合理的范圍之內(nèi)。首先，將夾具裝到自定心卡盤上，并且要合理控制夾具體的回轉(zhuǎn)軸線、以及車床主軸軸線的平行度，大致控制在0.01mm內(nèi)。其次，在將輪架的毛坯安裝到對(duì)應(yīng)的夾具體上之后，還要對(duì)時(shí)用百分表，找出所對(duì)應(yīng)的平行度。最后，調(diào)整位置度，平衡內(nèi)六角圓柱頭螺釘之間的壓力，并在加工的過(guò)程中不斷地調(diào)整，從而找到最精確、最佳的位置精度，以便保證零件加工的質(zhì)量。

6　加工輪架的注意事項(xiàng)

當(dāng)輪架處于切削的狀態(tài)的時(shí)候，它所面臨的離心力是很大的，圓度誤差的產(chǎn)生也是經(jīng)常發(fā)生的，這種情況就要求加工者要隨時(shí)地對(duì)加工的具體情況進(jìn)行觀察，在加工中間的休息時(shí)間，加工者要加強(qiáng)對(duì)工件的檢查，查看其夾緊力的變化，比如，在進(jìn)行粗加工之后，要及時(shí)地查看螺釘?shù)乃删o度，在此基礎(chǔ)上才能為精加工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，此外，在對(duì)每一頭的軸進(jìn)行加工的時(shí)候，都要注意用轉(zhuǎn)輪進(jìn)行裝配，從而避免轉(zhuǎn)輪的空間深度及尺寸誤差造成的裝配不良，因此，每一頭加工完之后，都要將邊界的毛刺進(jìn)行清除。

7　結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及科技的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床技術(shù)也有了迅猛的發(fā)展，它在工業(yè)制造行業(yè)扮演著重要的角色，是不可缺少的生產(chǎn)工具。它具有很多優(yōu)勢(shì)，相對(duì)于傳統(tǒng)的加工工具，它在加工不規(guī)則零件的時(shí)候有明顯的優(yōu)越性，可以提高加工的

效率，進(jìn)行大批量生產(chǎn)，還可以保證加工材料的質(zhì)量，但是在利用數(shù)控機(jī)床對(duì)不規(guī)則的零件進(jìn)行加工的時(shí)候，必須選擇合適的刀具、確定基準(zhǔn)，找正工件裝夾、選擇合適的切削量、設(shè)計(jì)合適的夾具體等，從而保證其正常、順利地加工不規(guī)則的毛坯，將其制成高質(zhì)量的材料。

參考文獻(xiàn)

［1］曾翔，羅光壽.數(shù)控機(jī)床加工工藝分析和精度分析［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011，（1）：181-183.

［2］唐紅權(quán).不規(guī)則零件數(shù)控車削加工工藝分析［J］.金屬加工（冷加工），2011，（20）：40-43.

［3］范淇元.數(shù)控車床不規(guī)則零件的加工［J］.科技資訊，2008，（6）：64-65.

［4］曹艷彬，申利鳳.不規(guī)則零件數(shù)控車削加工工藝分析［J］.輕工科技，2014，（12）：51-52+79.

Machining Processing Analysis of CNC Machine tools Based on Irregular Parts

CHEN Feng-guang
（Power Technology College，Liuzhou Railway Vocational and Technical College，Liuzhou，Guangxi 545616，China）

Abstract：With the development of economy，CNC machine tool technology has developed rapidly，the CNC machine tool occupies an important position in the production of parts，its use has greatly improved the machining accuracy and machining efficiency.The processing of irregular parts primarily involves tool selection，cutting amount，choice of fixture，datum and clamping，processing of wheel frame，the choice and determination guarantee the smooth processing.

Key words:CNC machine tools；irregular parts；processing technology

中圖分類號(hào)：TG519.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-980X（2016）05-0056-02

收稿日期：2016-04-27

作者簡(jiǎn)介：陳鳳光（1963-），女，大學(xué)本科，副教授，車工技師，主要研究方向：機(jī)械制造技術(shù)及高職教育管理。