数控车床加工工艺流程的优化改进

唐代滨

【摘要】机床主轴是机床的核心部件，它的功能是带动刀具（砂轮）或工件旋转来实现加工。在数控车床加工机床主轴的质量好坏会直接影响生产的机床加工零件的表面质量、加工精度和生产效率。因此我们要想提高机床的加工性能，进而提高机床的加工质量、加工精度和生产效率，要想使机床能够加工出质量更优异的产品，能够满足我们日益增长的生产和生活的需要，那么在数控车床加工机床主轴时的工艺流程合理与否直接对所制造的机床的精度质量产生重要的影响，本文对使用数控车床加工中重要的几个步骤进行了分析总结，并以数控车床加工超精机床的主轴部件为例通过大量的实际加工和研究分析对工艺进行优化，提出了工艺上的缺陷和改进措施，找出其影响加工精度和质量的原因，提高生产效率，为企业创造了经济效益。

【关键词】数控加工；工艺优化；机床主轴

机床主轴的性能必须在满足了加工精度和效率为前提，一些传统的主轴概念已不能满足现在机床主轴的需求，它的速度和精度，以及刚度、功率的匹配特性要好，这样就要考虑质量。而数控车床加工零件时，车削的参数和走刀路径是设定好之后通过计算机的控制系统来进行车削加工的，所以零件的加工质量和效率重要影响因素的是数控车床的加工工艺流程。随着数控技术的发展，加工质量在提高，但在数控加工的工艺规范性的指导方面还是很缺乏的，从而产品质量的一致性和稳定性得不到保证，这一因素在一定程度上对数控车床的技术发展存在着制约，下面从数控车床加工的加工方法和工序选择、线路制定、刀具安装、等几个重要步骤对零件的工艺有效改变途径进行分析：

一、对加工零件的工艺性分析要準确

1、需要加工零件的工艺性要符合数车加工的特点

车床加工零件其图纸的设计上，在尺寸的标上应该以方便加工为前提，在图纸上应该直接使用统一的基准并给出坐标尺寸，这样便于在编程和协调各个尺寸，在保证工艺基准和设计基准，以至于检测基准和编程原点等方面的一致性提供了方便，这样设计人员对产品的使用特性上打消了顾虑，在手工编程时要计算基点坐标和计算点，应注意是否充分允许工件轮廓几何元素的条件，自动编程时要所有几何元素中定义，工艺性分析要充分考虑各个几何元素的充分合理的特性。

2、需加工的零件工艺性适合数控车床加工的特点

首先要注意零件的外形以及内孔需要尽量采用统一的尺寸和几何类型的刀具，并且尽量减少其更换刀具的次数。加工的零件质量优劣是与其轮廓形状和圆弧半径等相关。因此，在开槽内圆角不能过小，因为有可能没有相应的刀具相匹配，需防止零件结构性不好而产生的边上应力集中，从而零件的寿命受到影响，为防止工件的重复装夹从而形成加工的两个面的尺寸和在轮廓上的位置不对称，我们在安排工艺上尽量的统一定位基准。可以将相应的基准孔用工艺孔，工件也要有定位基准孔。上面两种方式都不能实现，统一定位标准也可以考虑用精加工过的表面，两次装夹的误差可以减少。

二、采用加工方法和加工工序要适当

1、选择适当的加工方法

在加工中适合的加工方法是要保证加工精度和工件的表面粗糙度能够达到设计的要求和标准为原则的。在选择加工方法时要考虑零件的形状、尺寸、热处理各个技术要求，在能够达到同一级别的加工方法中选出最高效、最适合的加工方法。根据生产设备的实际情况，对于一些箱体表面上的孔选择铰孔方法，箱体表面上较大的孔一般采用镗孔，较小的孔一般采用铰孔的方法，同时我们在加工中也要根据实际情况考虑尽可能的降低生产成本、提高生产效率等因素。

2、选择适当的加工工序

在数控车床加工时，就考虑在一次装夹时能否一次性的完成全部工序或者是大部分工序，工序尽可能的集中，这就需要先来分析图样中整个零件的加工中可不可以一次装夹完成，如果达不到的情况下，要减少装夹的次数和刀具的更换次数。并且在划分工步中，加工精度和加工效率两个方面因素要重点考虑，在同一个工件的加工表面上顺序是粗加工、半精加工、精加工，也可所有表面粗加工、精加工分着进行。

三、制定最优加工路线

制定加工路线原则应遵循：减少刀具空程时间并保证加工路线最短，并且无效的程序段要减少；保证零件的表面精度和表面粗糙度；为了减少编程的工作量要简化数值计算；在数控车床中有些点位控制只是对定位的精度要求高些，刀具的走刀路线不是很重要，因此类似这样的车床是以空行程最短为走刀的线路，刀具的在轴的方向上的距离要确定，而这个因素受工件长度行程的影响。

四、制定数控车床上刀具的安装设计与工序卡

1、刀具的安装设计

在刀具安装时我们应该考虑的最基本的准则是：尽量来统一工艺并且设置的步骤所要编程的基准； 在装夹中次数最大可能性的少， 在所有加工的表面时争取能一次装夹来完成；从而来充分发挥数控车床的效能，达到避免占机人工调整的目的。在数控车床的加工时还需注意，当加工的零件数量不是很多时，在数控加工中对夹具提出了基本要求：一是应该保证坐标方向和夹具的坐标方向彼此间相对的固定；另外也要关注机床的坐标系的尺寸与零件之间的关系。从而来节约生产费用和节省一些生产准备时间。

2、关于制定数控车床工序卡

数控车床因为价格比较高并且其性能很好，由于数控车床的特性，相适应的工序内容也复杂，因此它能够完成复杂的工作任务。数控车床编程上改进工步的问题是提高效率的因素，因此考虑好数控加工工序中主要内容中的路线、对刀点、换刀点以及原点、车削参数、编程说明等。

3、关于轴类改进后的效果

我们在机床主轴数控车削工艺进行了改进试验，发现车削工艺优化以后，通过对100件成品零件进行了表面粗糙度和尺寸精度进行了各项检测和分析，得到的结果是所有的尺寸公差都控制在了公差范围之内，而且产品质量都非常的好；而且其对跳动公差和同轴度公差的检测中，得到了分别控制在了0.01mm和φ0.005mm的合格范围内，为后续的工序达到要求，端面及外圆的粗糙都分别达到了图纸要求；长度尺寸控制在公差范围内，企业的要求完全能够满足，生产效率也得到了大大的提高，由原来的50min一件缩短到现在的35min一件。

五、结束语

综合以上研究分析的实际情况，在使用数控车床进行机床主轴加工的实践过程中，要根据生产实际需要来合理安排数控机床的使用，尤其是不可以随便胡乱使用数控机床，在实际生产中，为了使企业的数控机床的特性得到最大极限的发挥，从而使企业的投资成本得到最大的回报。多年的实践中总结出数控加工中的工艺优化都不是理论或者是凭空想象的，要来源于工作实践中对不足方面的记录、整理、归纳、分析、总结研究，从而得到优化改进的工艺流程应用到实践中，从而提高零件的质量和生产效率，企业的经济效益也大大的提高了。

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