典型零件的數控加工實例分析

上官建林 岳宗平

（河南機電職業學院機電工程系，河南 鄭州 451191）

目前，由于數控機床高效率、高精度的優勢日益凸顯，越來越多的成型零件都選擇在數控機床上加工。但是，許多數控操作人員卻不能對一個復雜的零件進行正確的工藝分析，尤其是工件裝夾不合理，就會導致生產成本升高、數控機床的效率降低、加工出的產品質量下降等后果。

本文通過對一個典型零件，從零件圖實物結構分析、定位基準和夾具設計與制作、裝夾方式等方面完成零件的加工，并滿足了產品技術要求［1-2］。圖1所示為實際工作當中偏心輪上用到的零件，該零件毛坯尺寸為φ25mm×60mm圓鋼，材料為45＃鋼，要求在規定時間內完成所有加工任務。

圖1 零件實物圖

1 典型零件結構分析

該零件為單件生產，外形為φ22mm×30mm的外螺紋。主要結構是徑φ22mm的外螺紋和其中一端端面上有如圖1所示的鍵槽（鍵槽長為16mm，寬為8mm，兩端為φ 8mm的半圓）。該零件結構簡單，但不易定位和裝夾。因此，該零件加工難點在于加工時工件的裝夾與定位。

2 設備選擇

根據對被加工零件的結構分析可知，圖中只有一外螺紋和一鍵槽；所以φ22mm外螺紋選擇用CA6140數控車床進行加工，鍵槽選擇用普通數控銑床進行加工。

3 外螺紋的加工

3.1 車刀的選擇

車刀刀具的選擇，外圓的加工選擇外圓加工刀桿；刀尖角的大小決定了刀片的強度，在工件結構形狀和系統剛性允許的前提下，應選擇盡可能大的刀尖角，通常這個角度在35°～90°之間。所以刀片的選擇主要考慮要加工工件的形狀［3］。

3.2 工件的裝夾

工件加工，首先要考慮零件的裝夾，零件裝夾應遵循的原則是：

①為了不影響進給和切削加工，在裝夾工件時一定要將加工部位敞開；②選擇夾具時應盡量做到在一次裝夾中將零件需要加工的表面全部加工出來；③加工時，盡量避免裝夾螺紋部分。

3.3 切削用量的選用原則

粗車時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時應首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據機床動力和剛性的限制條件選取盡可能大的進給量f，最后根據刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc。增大背吃量ap可使走刀次數減少，增大進給量f，有利于斷屑［4］。

精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時，應著重考慮如何保證加工質量，并在此基礎上盡量提高生產率。因此，精車時應選用較小（但不能太小）的背吃刀量和進給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數，盡可能提高切削速度。

3.4 工件的加工

針對這一零件，首先考慮先用φ25mm的圓柱毛坯在數控車床車出φ22mm外螺紋。

具體步驟：

①用三爪卡盤夾緊工件毛坯，保證伸出長為60mm；

②選用75度外圓車刀對刀切端面；

③選用93度外圓車刀精車φ21.85mm×40mm外圓；

④選用60度螺紋車刀加工φ22mm×40外螺紋；

⑤用3mm寬割斷刀切斷，保證螺紋長度為30mm。

4 端面上槽的加工

4.1 夾具的設計

由于此零件的外圓是外螺紋，沒法定位與夾緊，所以要考慮設計一個專用夾具來完成此零件的裝夾，然后才能加工。如圖2所示為加工出來的此零件的專用夾具實物，加工完之后用線切割沿直徑切成兩半。

圖2 零件夾具

4.2 工件定位的裝夾，如圖3所示：

①把三爪卡盤固定在銑床工作臺上；

②把在車床上加工好的零件半成品外螺紋φ22與圖2所示夾具φ22內螺紋配合；

③零件軸向靠φ18內圓定位，螺紋徑向靠兩半夾具在三爪卡盤上夾緊定位；

④夾具在三爪卡盤上軸向靠30軸肩定位；

圖3 零件裝夾定位

4.3 工件的加工

數控銑床上所采用的刀具要根據被加工零件的材料、幾何形狀、表面質量要求、熱處理狀態、切削性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具。本次加工采用φ8mm的鍵槽銑刀。

完成零件的裝夾后，

①用銑床對刀儀進行對刀操作；

②選用φ8mm的鍵槽銑刀完成如圖1所示鍵槽的銑削加工。

5 結論

通過這一典型零件的加工，不但可以了解數控機床加工的基本過程，更了解了典型零件在數控加工過程中不單單是會編程和操作就行，更重要的是制定合理的加工工藝，才能保證數控加工的質量和效率。

［1］潘建新.周小紅典型零件數控加工工藝分析［J］.機電工程技術，2010（8）:130-133.

［2］任小萍.略論數控車削加工典型零件加工方法［J］.價值工程，2012（24）:25-26.

［3］高紅娟.典型零件數控加工工藝分析［J］.技術應用.硅谷，2014（21）：79-80.

［4］郭微.李學飛典型零件數控加工工藝制定［J］.機電產品開發與創新，2012（2）:160-161.