試論數(shù)控機床在鐵路貨車車軸制造加工中的應(yīng)用

摘 要：該文針對貨車車軸在數(shù)控加工中的編程與設(shè)置過程進(jìn)行了分析，說明在其加工中數(shù)控機床的優(yōu)勢十分明顯，完全可以保證加工的精度，以適應(yīng)貨車生產(chǎn)與發(fā)展的需求。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 車軸加工 加工工藝 編程過程

中圖分類號：TG3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-01

數(shù)控機床在應(yīng)用中所依靠的是計算機對其進(jìn)行工作指揮，在工作中將一些列的數(shù)字指令輸入到計算機中，以此控制機床的各個部件完成對零件的加工。在加工的過程中應(yīng)用的原理就是先對零件的尺寸與工藝進(jìn)行分析，然后將零件的基本信息變?yōu)榇a與程序，然后按照程序的指令機床完成復(fù)雜的指令執(zhí)行，進(jìn)而控制伺服系統(tǒng)進(jìn)行分配，完成多種復(fù)雜的加工動作最終完成零件的加工。而在復(fù)雜部件的精確控制下，零件的加工余量和給進(jìn)參數(shù)等都可以在計算機的控制下更加的精確，而這就可以保證加工的精度更高，尤其是對復(fù)雜零件的加工，完全可以保證其加工的質(zhì)量，所以數(shù)控機床是當(dāng)代大批量精細(xì)加工中不可缺少的重要設(shè)備。如：隨著鐵路建設(shè)的大幅發(fā)展，對車輛的速度要求也隨之提高，所以鐵路貨車車輛的車軸加工質(zhì)量要求也隨之提高。如新型的車輛在車軸的上要求其承載性能提高且加工的精度更加細(xì)化。車軸的不同直徑的相互過度由不同的半徑的圓弧構(gòu)成，在普通機床上由人為控制是不能達(dá)到其精度需求的，所以必須借助數(shù)控機床來完成對其的整體化加工，下面就以此為例分析數(shù)控機床在貨車車輛中的應(yīng)用。

1 數(shù)據(jù)編程與控制

數(shù)控機床的程序編制，在實際的應(yīng)用中對數(shù)控機床的編程有自動和人工兩種，人工編制是自動編制的基礎(chǔ)，人工編制主要是針對零件的加工工藝和數(shù)據(jù)等進(jìn)行程序編制，面對復(fù)雜性較高的貨車車軸，主要采用的是人工編制。數(shù)控系統(tǒng)，在數(shù)控系統(tǒng)中因為不同的加工特征而有不同的控制系統(tǒng)，如德國與西班牙等系統(tǒng)，其中在這些系統(tǒng)中，日本的數(shù)控系統(tǒng)具有較強的插補功能，且人機界面方便操作，是大多數(shù)國內(nèi)廠家采用的控制系統(tǒng)，這里的加工也是在該系統(tǒng)的幫助下完成的。

2 數(shù)控加工貨車車軸的過程分析

在對貨車車軸的加工中，其毛坯在進(jìn)入到自動加工前已經(jīng)進(jìn)行了定位的成孔，其整個長度和周身部分的直徑都已經(jīng)經(jīng)過定尺，在后續(xù)加工中不需要進(jìn)行大范圍改動。毛坯軸進(jìn)入到自控加工中時對其進(jìn)行粗車、精車、滾壓、組裝、軸頸磨削等，最終達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。其中車軸的輪座和防塵板等結(jié)構(gòu)的加工余量最大，為了保證生產(chǎn)的效率，可以分機床流水作業(yè)的模式完成對軸承的粗車、精車、滾壓等。其中精車在數(shù)控機床上完成，并為后續(xù)加工保有余量。針對此工藝，數(shù)控機床的編程主要也是對此進(jìn)行。

（1）在加工中首先確定的是裝夾方案，針對貨車車軸的基本尺寸與加工要求，在數(shù)控機床中采用的是托架定位，車軸裝夾以定位孔為標(biāo)準(zhǔn)位置，機床的前端與后端都為活頂尖。裝夾后尾部向前進(jìn)行頂進(jìn)鎖死，車軸由主軸上撥叉帶動進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。因為機床的中部有托架，所以車削只能分部進(jìn)行，兩端分別進(jìn)行車削。此時應(yīng)注意，撥叉前端與車軸前端的接觸間隙，防止因為頂尖孔加深而導(dǎo)致?lián)懿媾c車軸端面頂死的情況，或者頂尖不到位而降低加工的精度。

（2）應(yīng)明確進(jìn)給的線路，這是整個加工中控制零件運動軌跡的重要要素，其控制的是刀具從起步到來看零件的運行軌跡，即進(jìn)刀與退刀的點與路徑，這是編程的核心依據(jù)。如果可以合理的選擇進(jìn)給的路線可有效的縮短空刀進(jìn)程，提高效率，尤其是對循環(huán)加工的零件而言，效率提升與延長刀具使用壽命都是十分重要的。車軸完成粗車后，仍然只是在車軸的端面和中心孔位置的定位，所以精細(xì)加工的過程中應(yīng)從車軸的端面開始，向車軸的中間位置開始加工，以此進(jìn)行的加工方過程為對刀、起刀、斜線、直線等過程，并分別對不同的直徑完成車削加工，在多處的圓弧相切位置車削曲面、倒角等，直至完成對整個零件的加工，最后快速的退刀至起點位置，準(zhǔn)備下一次加工。

按照加工零件的路線設(shè)定，這樣既可按照每一個步驟進(jìn)行程序的指令選擇，這就是編程的最基本步驟。如選擇快速移動指令、直線插補指令、平面順時針指令、保證速度指令等等，將這些指令結(jié)合起來就完成了對數(shù)控加工路線的設(shè)定。

（3）確定系統(tǒng)坐標(biāo)系。在車削過程中，必須在工件上確定一個加工的原點，及以某一個點為基準(zhǔn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)等控制，并以此建立一個工件的坐標(biāo)系統(tǒng)。工件的坐標(biāo)是保證編程簡單化，尺寸換算簡單化，誤差最小化的重要基礎(chǔ)。為了提高零件的加工精度，方便計算與程序編制，通常將加工程序的原點設(shè)置在車軸軸線與前端面的交叉點，這樣就可保證程序基準(zhǔn)與設(shè)計、組裝等的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

（4）刀具選取。在完成編程的時候還需要考慮刀具的選擇，在放大的情況下刀具的接觸點不是一個理想化的點而是一個圓弧，所以在進(jìn)行倒角和斜面加工、圓弧切削的時候都會出現(xiàn)不足或者過量的情況。此時控制系統(tǒng)會利用自身設(shè)定對刀具進(jìn)行補償，通過不同的補償指令控制人員可以自動控制刀尖的運動模式，以此避免出現(xiàn)切削不足或者過量的情況。但是生產(chǎn)前必須對刀具進(jìn)行合理的選擇，并針對刀具的型號來選擇補償指令這樣才能達(dá)到加工精度。

（5）切削用量的選擇。車削用量是對刀具切削過程的控制，及對深度、進(jìn)給量、速度等的限定，在數(shù)控加工中應(yīng)安裝工藝手冊選擇不同的切削用量來配合車軸的加工，如要達(dá)到Ra1.6標(biāo)準(zhǔn)就需要控制吃刀深度為0.3～0.5 mm，進(jìn)給量則為0.1～0.2 mm/r，切削速度則應(yīng)按照車刀材料和車軸而定。

3 結(jié)語

綜合上面的分析可見，在貨車車軸的加工中，因為其精細(xì)加工的精度要求較高，所以必須借助自動化設(shè)備來保證加工精度與效率，此時數(shù)控機床的應(yīng)用就可突出其優(yōu)勢。同時配合合理的工藝設(shè)置與編程就可達(dá)到加工的目標(biāo)。

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