基于不规则零件的数控机床加工工艺分析

陈凤光（柳州铁道职业技术学院动力技术学院，广西柳州　545616）



基于不规则零件的数控机床加工工艺分析

陈凤光
（柳州铁道职业技术学院动力技术学院，广西柳州545616）

摘要：随着经济的发展，数控机床技术有了迅猛地发展，数控机床在零件生产中占据着重要的位置，它的使用极大地提高了零件加工精度和加工效率。数控机床在加工不规则的零件的过程中，有一套配套的加工工艺，工艺中主要涉及到的是刀具的选择、切削量的选择、以及夹具、基准还有装夹、加工轮架等方面的选择和确定，只有将这些方面都确定完毕，不规则零件的加工就可以顺利进行了。

关键词：数控机床；不规则零件；加工工艺

数控机床在零件加工中占据着重要的位置，相对于传统的加工方法，它具有很多优越性，但是如果加工工艺不先进，在加工的过程中就会出现很多问题。因此为了保证数控机床顺利加工不规则的零件，就必须对加工过程中所要用到的一系列的工具进行选择，从而为加工的顺利进行打下坚实的基础，从而提高不规则零件的加工效率，缩短加工的时间，创造更高地经济效益。

1　加工刀具选用及磨损分析

数控机床在加工不规则的零件的时候，最重要的就是要选择合适的刀具。无论是加工不规则的零件还是加工轮架零件的底部外圆，或者是对轮架上的三个轴的加工，特别是对底部外圆的加工，刀具在切削的过程中一般都是处于一种断续切削的状态，主要是由于需要切削的材料比较多，这种断续的切削对刀具的刚性有很高的要求，只有较高的刚性才能满足于承受不断的切削，从而保证切削的顺利进行。由此可见选择合适的刀具十分重要，一般情况下选用的是80℃以及35℃的等边菱形涂层刀片。

刀具磨损将直接影响加工的质量，阻碍加工效率的提高。由于切削力比较大，所以刀具有磨损是不可避免的，且磨损一般都呈现在后刀面上。在切削过程中，要不断地对刀具进行观察，掌握所使用刀具的磨损情况，控制在合理的刀具磨损限度，或者是磨钝标准，避免刀具很快地被磨损而造成废品。

一般在实际使用的过程中，观察刀磨情况的方法主要有两种。第一种方法就是直接观察刀具的后刀面，特别是在使用刀具之前或者是休息空间，都要仔细观察刀具特别后刀面的磨损程度，如果观察到了后刀面存在十分严重的磨损痕迹，那么就要及时地修磨或者是直接换刀，刀具后刀面的磨损程度在涂层刀具的时候是比较容易观察出来的。二是观察所加工的零件的表面，在相同的切削条件下，如果切屑的形状发生了很大的变化，比如说切削由长条状的变成了短碎的甚至是碎屑类的，或者直接观察切屑的颜色，如果从银白色变成了黄色或者是黑色等，都表明刀具受到了严重的磨损。此外，还可以通过加工的声音来进行判断，当刀具没有磨损，正常切削的时候，它所发出的声音是比较柔和的，听起来不是刺耳的，然而一旦刀具被磨损，那么切削所使用的力度就会增加，从而会引起机床的振动，振动之余还会产生很大的噪音及刺耳的响声。

在实际的加工中，要不断地积累不同的材料、不同的刀具之间的相对应磨损极限，从而制定一个参数。为了保证刀具的安全使用，以及提高加工的效率，避免由于刀具的磨损而影响加工的进程，磨损极限值取参数降低15%～20%。

2　切削用量的选择

选择好刀具之后，还要选择合适的切削用量，这一点在断续切削中具有很重要的作用，在数控机床的切削加工中，用Q表示单位时间内金属的切除量的生产率，它的主要公式就是：

Q≈υcfap

式中，Vc表示数控机床的切削速度，而f表示进给量，ap表示切削的深度。由此公式可以得出，Q与三者之间都是一种正比例关系，因此无论哪一项提高都可以直接提高加工的效率和生产率，然而在实际情况下，一般选择车削用量三要素的完美结合，从而有利于保证和延长车刀的使用寿命。在对车削用量选择的时候，一般要遵循一项基本原则，就是在保证车床刚度足够的情况下，要尽可能地选择比较大的切削深度；此外，在车床的实际动力以及刚度的范围内，以及满足加工要求的前提下，所选择的进给量要足够大，然后在此基础上最后确定所要使用的最佳的车削速度，在实际的加工过程中要不断地检验数控机床的承受能力，当然也要检验刀具的承受能力，从而保证切削用量处于一种最佳的状态，更好地对不规则的零件进行加工，保证加工效率和质量。

在加工不规则的零件的时候，选择合适的切削深度很重要，在粗略的车削的过程中，要尽可能地将所有的加工余量车削完，要尽量选择刚性比较好的刀具，比如说山特维克可乐满机夹式车刀，只有保证刀具以及车床的刚性，才能保证切削的质量，每次切削的深度都要保持在两到四毫米，在粗车之后要一次性使用精车，切掉所有的余量，提高加工的效率，节省时间，提高生产率。

选择合适的进给量也十分重要，粗车以及精车有不同的要求，在精车的时候进给量要保持在0.05～0.2mm/r之间，而在粗车的时候就没有那么精细的进给量了，一般都要考虑到车削力的影响，在保证加工工艺的强度以及刚度的基础上，尽可能地选择比较大的进给量，大致保持在0.3～0.5mm/r之间。

此外，还要选择合适的车削速度，这个速度在精车以及粗车中也有不同的要求，在粗车的时候，选择车削的速度一般要考虑深度以及进给量，在这个基础上还要考虑刀具的寿命，从而确定所要使用的车削速度，粗车的时候根据综合情况的要求，一般将速度控制在每分钟90～110的速度，精车的时候速度要求更高，大致为130～160m/min。

最后还要确定加工轮架切削的参数，为了保证切削的质量，保证其可以连续的进行断续切削，保证其声音的清脆以及快速的速度，一般选择的是0.4mm/r的进给量、3mm的切削深度以及1300r/min的主轴转速。

3　夹具设计

数控机床自带的自定心卡盘装夹并不能直接完成所有不规则零件的加工，而是需要根据具体的需求来制定和设计夹具，从而辅助装夹的完成。一般来说，夹具的完成需要根据毛坯的具体形状特征以及零件尺寸等种种要求来进行。

夹具的设计大体上可以分为三个步骤，首先，在制定的过程中，要根据毛坯的内孔以及外圆的面作为定位基准，在这个基准上要加上一个孔，从而保证孔的轴线与主轴的轴线之间的垂直度为±0.1，在此基础上将夹具与工件在销子的作用下链接在一起，促进间隙之间的配合，还要用螺钉将销子的另一头进行固定，将销子的尺寸误差保持在合理的范围之内，从而保证毛坯的横向位置，做好横向定位之后，还要进行纵向定位，纵向定位主要要用到方形槽的尺寸，通过这个尺寸将毛坯的位置确定下来。其次，在设计夹具的过程中，夹具中心以及毛坯轴线之间的垂直问题是一个很重要的问题。传统的加工方法比较落后，每一次旋转都要打百分表，这样就会直接浪费时间，降低了生产效率，加工效率比较慢，所以传统的加工方法不利于不规则零件的大规模、批量生产和加工。为了保证这块毛坯的加工顺利进行，可以在弹簧以及定位板的辅助下，将其快速地定位，并在下夹具板上弄出一个槽，深度为4mm。再者，为了促进定位板以及槽之间的间隙配合，可以在定位板上设计一个较小的斜坡角，从而使定位板可以沿着导柱进行自由的滑动，如果在加工的过程中需要旋转工件，那么此时就可以将螺钉打开，然后旋转工件，将定位板压在工件之下，然后在弹簧力的作用下，定力板又会自动归回原位，此时秩序将工件反转，与定位板仅仅贴在一起，然后将螺钉拧紧就可以将工件完全地进行定位，这也为后续的加工提供了保障和基础。比如，以三根呈120度的方形块构成的毛坯为例，在加工的时候，必须要用夹具将其中的两根进行固定，并让第三根和主轴的轴线进行重合，由于毛坯本身是方形的，因此设计的夹具就要是方形槽，而不是圆形的。

4　基准的确定

不规则零件加工对尺寸以及形位、表面的粗糙程度等都有很高的精度要求，必须将精度控制在合理的范围内，才能保证零件的加工质量。在加工的过程中还要促使三个转轮与轮架的三叉轴合理的配合，由此可见促进不规则零件顺利加工的关键就是合适的基准。为了保证加工的精度，保证加工的质量，工件在夹具中必须有正确的位置，找好基准的定位，从而促进加工的顺利进行。机械制造行业中对不规则零件的生产中，应用数控机床加工技术与传统加工技术相比，还可以大大提高实际中的加工效率，使得加工工件的质量精度有更好的保障。

5　工件装夹找正

对夹具体进行找正是使用夹具体之前很重要的一个步骤，它直接关乎着装配的精度，因此要精准地将误差控制在合理的范围之内。首先，将夹具装到自定心卡盘上，并且要合理控制夹具体的回转轴线、以及车床主轴轴线的平行度，大致控制在0.01mm内。其次，在将轮架的毛坯安装到对应的夹具体上之后，还要对时用百分表，找出所对应的平行度。最后，调整位置度，平衡内六角圆柱头螺钉之间的压力，并在加工的过程中不断地调整，从而找到最精确、最佳的位置精度，以便保证零件加工的质量。

6　加工轮架的注意事项

当轮架处于切削的状态的时候，它所面临的离心力是很大的，圆度误差的产生也是经常发生的，这种情况就要求加工者要随时地对加工的具体情况进行观察，在加工中间的休息时间，加工者要加强对工件的检查，查看其夹紧力的变化，比如，在进行粗加工之后，要及时地查看螺钉的松紧度，在此基础上才能为精加工打下坚实的基础，此外，在对每一头的轴进行加工的时候，都要注意用转轮进行装配，从而避免转轮的空间深度及尺寸误差造成的装配不良，因此，每一头加工完之后，都要将边界的毛刺进行清除。

7　结语

随着经济的发展，以及科技的进步，数控机床技术也有了迅猛的发展，它在工业制造行业扮演着重要的角色，是不可缺少的生产工具。它具有很多优势，相对于传统的加工工具，它在加工不规则零件的时候有明显的优越性，可以提高加工的

效率，进行大批量生产，还可以保证加工材料的质量，但是在利用数控机床对不规则的零件进行加工的时候，必须选择合适的刀具、确定基准，找正工件装夹、选择合适的切削量、设计合适的夹具体等，从而保证其正常、顺利地加工不规则的毛坯，将其制成高质量的材料。

参考文献

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［4］曹艳彬，申利凤.不规则零件数控车削加工工艺分析［J］.轻工科技，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

中图分类号：TG519.1

文献标识码：A

文章编号：2095-980X（2016）05-0056-02

收稿日期：2016-04-27

作者简介：陈凤光（1963-），女，大学本科，副教授，车工技师，主要研究方向：机械制造技术及高职教育管理。