數控機床加工工藝技術分析

胡吉成

（荊州理工職業學院，湖北 荊州 434000）

數控機床加工工藝技術分析

胡吉成

（荊州理工職業學院，湖北 荊州 434000）

文章在對數控技術和發展趨勢的分析，對基礎數控加工工藝的介紹，數控機床技術上的指導，對數控機床再加工零件中的所遇到問題加以解釋。在此基礎上，提出了數控機床發展的趨勢。

數控機床；加工工藝；車孔

數控機床作為當今使用最廣泛的數控技術之一，主要用于加工軸類、盤套類等回轉體零件，能夠通過程序控制自動完成內外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并進行切槽、鉆、擴、鉸孔等工作，而近年來研制出的數控車削中心和數控車銑中心，使得在一次裝夾中可以完成更多得加工工序，提高了加工質量和生產效率，因此特別適宜復雜形狀的回轉體零件的加工。為此，結合中國的實際情況，文章按照以下邏輯展開分析論述。

1 數控機床的組成及工藝分析

（1）數控機床組成。數控機床由床身、主軸箱、刀架進給系統、冷卻潤滑系統及數控系統組成。與普通機床所不同的是數控機床的進給系統與普通機床有質的區別，它沒有傳統的走刀箱、溜板箱和掛輪架，而是直接用伺服電機或步進電機通過滾珠絲杠驅動溜板和刀具，實現進給運動。數控系統由NC單元及輸入輸出模塊，操作面板組成。

由于要實現CNC，因此，數控機床要有CNC裝置電器控制和CRT操作面板。使用數控機床時，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規定的代碼和格式編寫成加工程序;然后將加工程序輸入到數控裝置，按照程序的要求，經過數控系統信息處理、分配，使各坐標移動若干個最小位移量，實現刀具與工件的相對運動，完成零件的加工。

（2）零件設計。薄壁加工比較困難，尤其是內孔的加工，由于在切削過程中，薄壁受切削力的作用，容易產生變形。從而導致出現橢圓或中間小、兩頭大的“腰形”現象。另外薄壁套管由于加工時散熱性差，極易產生熱變形，使尺寸和形位誤差。達不到圖紙要求，需解決的重要問題，是如何減小切削力對工件變形的影響。薄壁零件的加工是車削中比較棘手的問題，原因是薄壁零件剛性差、強度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質量。可利用數控機床高加工精度及高生產效率的特點，并充分地考慮工藝問題對零件加工質量的影響，為此對工件的裝夾、刀具幾何參數、程序的編制等方面進行試驗，有效地克服薄壁零件加工過程中出現的變形，保證了加工精度,為今后更好地加工薄壁零件提供了好的依據及借鑒。根據提供的技術要求，工件采用無縫鋼管進行加工，內孔和外壁的表面粗糙度為Ra1.6，用車削即可達到。但內孔的圓柱度為0.03對于薄壁零件來講要求比較高，在批量生產中，工藝路線大致為：下料—熱處理—車端面—車外圓—車內孔—質檢。前面所述，薄壁件加工特點得知“內孔加工”工序是質量控制的關鍵。我們拋開外圓，薄壁套管就內孔切削就難保證0.03mm的圓柱，經過我們多次加工和實驗，采用刀具新磨法，較好地解決了這一問題材。

（3）關鍵技術。關鍵技術是解決內孔車刀的剛性和排屑問題。增加內孔車刀的剛性，我采取了以下措施。盡量增加刀柄的截面積，通常內孔車刀的刀尖位于刀柄的上面，這樣刀柄的截面積較少，還不到孔截面積的1/4，若使內孔車刀的刀尖位于刀柄的中心線上，那么刀柄在孔中的截面積可大大地增加。刀柄伸出長度盡能做到同加工工件長度長5～8mm，以增加車刀刀柄剛性，減小切削過程中的振動。

（4）排屑問題。主要控制切削流出方向，粗車刀要求切屑流向待加工表面為此。采用正刃傾角的內孔車刀，精車時，要求切屑流向向心傾前排屑因此磨刀時要注意切削刃的磨削方向，要向前沿傾圓弧的排屑方法，如精車刀合金用YA6，目前的M類型，它的抗彎強度、耐磨、沖擊韌度以及與鋼的抗粘和溫度都較好。刃磨時前角磨以圓以圓弧狀角度10～15°后角根據加工圓弧離壁0.5～0.8mm（刀具底線順弧度），c切削刃角k向為§0.5～1為沿切屑刃；修光刃為R1～1.5副后角磨成7～8°為適內刃的A～A點磨成圓向外排屑。

2 數控機床工藝加工分析

加工前必須要做一件護軸，護軸主要目的是把車好的薄壁套內孔以原尺寸套住，用前后頂尖固定使它在不變形的情況下加工外圓，保持外圓加工質量、精度。所以，護軸的加工對加工薄壁套管的工序是關鍵環節。加工護軸毛胚用45#碳結構圓鋼；車端面、開兩頭B型頂尖孔，粗車外圓，留余量1mm。經熱處理調質定形、再精車留0.2mm余量研磨。重新熱處理碎火表面，硬度HRC50，再經外圓磨床磨成精度達要求，完工后待用。車刀采用C620，首先把前頂尖放進主軸錐位固定，為防止夾薄壁套時的工件變形，增加一個開環厚套。為保持批量生產，薄壁套管外圓的一頭經加工為統一尺寸d，t的尺是軸向夾位，個薄壁套管壓緊，提高車內孔時的質量，保持尺寸。

用自動定心三爪卡盤將工件夾牢，車端面，粗車內圓。留余量0.1～0.2mm精車，換上精車刀把要切削余量加工到護軸滿足粗糙度的要求。卸下內孔車刀，插入護軸至前頂尖，用尾座頂尖按長度要求夾緊，換外圓車刀粗車外圓，再精車達圖紙要求。經檢驗合格，用切斷刀按長度要求尺寸切斷。為使工件斷開時的切口平整，刀刃口要斜磨，使工件端面平整；護軸磨小的一段就是為了切斷留有空隙而磨小，護軸為減少工件變形，防止振動，以及切斷時掉下碰傷原故。

以上方法加工薄壁套管，解決了變形造成尺寸誤差和形狀誤差的問題，實踐證明加工效率較高、較快。易于操作，并且適合加工較長的薄壁零件，尺寸易掌握，次性完工，批量生產也較實際。

3 結論及發展趨勢

通過機床結構優化、制造和裝配的精化，數控系統和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動誤差補償技術的應用等，從而提高機床加工的幾何精度、運動精度，減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，從1960～2010年50年內提升100倍。目前，精密數控機床的重復定位精度可以達到1μm，進入亞微米超精加工時代。

技術集成和技術復合是數控機床技術最活躍的發展趨勢之一，如工序復合型（車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪）加工技術復合，跨加工類別技術復合（金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結與鏡面切削復合）等。目前已由機加工復合發展到非機加工復合，進而發展到零件制造和管理信息及應用軟件的兼容，目的在于實現復雜形狀零件的全部加工及生產過程集約化管理。技術集成和復合形成了新一類機床為復合加工機床，并呈現出復合機床多樣性的創新結構。

A Analysis of NC Machine Tool Processing Technology

HU Ji-cheng
（Jinzhou Vocational College of Technology，Jingzhou,hubei434000，China）

This paper analyzed the development trend of CNC technology and introduced the basic NC machining process.,gave out some technical instruction,and explained the problems encountered during during reprocessing of NC machine tool.based on that,it proposed the development trend of NC machine tools.

NC machine tool;processing;hole turning

TG659

A

2095-980X（2015）04-0054-01

2015-02-18

胡吉成(1964-)，男，湖北荊州人，大學本科，講師，主要研究方向：機械設計。