提高中職生工件加工質量的措施初探

[摘 要] 為了改善中職生數(shù)控軸類工件的加工質量，從正確分析零件工藝；合理選擇刀具；合理選擇切削參數(shù)及冷卻液；正確進行程序編制；熟練掌握數(shù)控機床的對刀操作；巧用系統(tǒng)刀具補償，及時修正尺寸等六個方面進行了詳細闡述，在數(shù)控實踐教學中取得了一定的效果。

[關 鍵 詞] 中職生；加工質量；措施

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2015）05-0016-02

隨著社會制造業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品趨向于精細化加工，數(shù)控技術的應用愈來愈廣泛，為合理利用和充分發(fā)揮數(shù)控車床精度高、效率高的特點，考慮如何提高軸類零件加工的質量這一課題顯得尤為重要。下面筆者以加工螺紋軸類零件為例，簡單談一下如何提高其加工質量。

一、正確分析零件加工工藝

（一）零件工藝分析

該類零件主要由外圓、倒角、端面、溝槽、三角螺紋等典型輪廓組成。其中多個直徑尺寸與軸向尺寸都有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求，零件材料為45鋼，切削加工性能較好，無熱處理和硬度要求。通過上述分析，采取以下幾點工藝措施：1.零件圖上帶公差的尺寸，因公差值在0.05mm左右，尺寸要求高，故編程時X方向尺寸坐標值取中間值即可。2.根據(jù)表面粗糙度和尺寸精度要求，按照切削手冊和機床說明書，查找相應參數(shù)。3.零件需要掉頭加工，注意掉頭的對刀和端面找準。

（二）確定裝夾方案、加工順序及走刀路線

1.先加工左側階梯軸。用三爪自動定心卡盤夾緊右端外輪廓，加工順序的確定按由粗到精、由近到遠的原則確定，在保證伸出長度足夠的情況下，在一次裝夾中盡可能地加工較多的工件表面。2.加工右側有螺紋部分。用三爪自動定心卡盤夾緊左端已加工好的便于裝夾的部位，結合零件的特征，先粗車外輪廓，再精車外輪廓，然后做退刀槽，最后車螺紋。

二、合理選擇及正確安裝刀具

刀具的選擇應根據(jù)機床的加工能力、工件材料、加工工件形狀、切削用量大小以及其他相關因素，正確選用刀片及刀柄類型。刀具選擇的原則是安裝更換方便、剛性好、耐用度和精度高。特別要注意的一點是在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性，具體規(guī)范如下：

（一）刀具的選擇

在實際生產(chǎn)中，數(shù)控車刀主要根據(jù)圖紙加工工件的輪廓、尺寸大小和加工材料來確定刀具的型號，其步驟大致如下：1.確定工件材料和加工形狀類型

（外圓、孔、槽或螺紋）。2.根據(jù)粗、精加工要求和加工條件確定刀片的牌號和幾何槽形。3.根據(jù)刀架尺寸、刀片類型選擇刀桿尺寸。

（二）刀具的安裝

1.安裝前檢查刀桿及刀片定位面是否清潔，有無損傷，刀片是否夾緊。2.安裝刀桿在刀架上時，應保證刀桿方向正確。3.安裝刀具時需注意使刀尖與主軸的回轉中心在同一條水平線上。

三、合理選擇切削參數(shù)及切削液

在實際的數(shù)控加工中，同樣一臺機床，加工同樣類型的工件，由于切削參數(shù)的不同，會得到表面加工質量不同的工件。因此，切削參數(shù)的選擇在數(shù)控加工中尤為重要。數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量，切削速度v（用于恒線速度切削），進給量f。切削用量的選擇原則是：粗車時要首先考慮在符合機床性能的前提下，選擇盡可能大的背吃刀量，其次選擇較大的進給量f，最后確定一個合適的切削速度，這樣有利于提高工件的加工效率。精車時應選用較小（但不能太小）的背吃刀量和進給量f，同時依據(jù)刀具參數(shù)盡可能提高切削速度，以便保證加工質量。在確定具體數(shù)值前，要經(jīng)過反復調試、比較，才能得到最合理的數(shù)值。

切削液主要起冷卻和潤滑作用。車削中常用的切削液是乳化液，數(shù)控車床可以選用10號或20號機油為切削液，例如學生實訓通常所用加工零件材料是45#鋼，所以選用的切削液是乳化液。

四、正確進行程序編制

數(shù)控程序是編程人員根據(jù)加工工件的需要，編寫出由一些代碼、數(shù)字組成直接指導機床進行自動加工的程序。編制時需要注意以下兩點：

（一）數(shù)控編程方法的選擇

數(shù)控車床編程的方法通常有手工編程和自動編程兩種。手工編程主要適應于形狀較為簡單的零件；當零件形狀復雜，尺寸坐標計算繁瑣時就需采用自動編程，以提高工作效率，保證程序質量。自動編程是指利用相關軟件把圖形設計好，選擇所需的刀具，確定好加工的切削參數(shù)，進行模擬加工，由計算機自動生成程序的一種方法。其編程的大部分或全部工作量都是由計算機自動完成的。自動編程的方法很多，如采用CAXA編程、UG編程等。隨著計算機和編程軟件的發(fā)展，自動編程的應用越來越廣泛。中職生在校數(shù)控車工實訓零件比較簡單，宜采用手工編程。在編程中，要考慮以下幾點：1.最短的空行程路線：在保證加工工件的完整性的前提下，合理設置起刀點和退刀點的位置。2.最短的切削進給路線：合理選用切削循環(huán)指令，可縮短切削進給路線。例如在加工較為復雜的軸類零件時，X方向尺寸非單調變化，應考慮軸向粗車復合循環(huán)指令G71與仿形復合循環(huán)指令G73巧妙靈活地組合使用。3.精加工路線要保證連續(xù)性：零件精車時，為提高加工質量，其輪廓的最后一刀應連續(xù)加工而成，盡量不要在連續(xù)的輪廓加工中安排切人、切出、換刀及停頓，以縮短進給路線。

（二）借助數(shù)控車床仿真系統(tǒng)，及時檢驗程序

程序在機床面板輸入后必須先仿真，看機床（刀具）的運動軌跡與圖紙要求加工的工件形狀是否相符。通過程序仿真，可以檢查程序是否正確合理，避免因程序錯誤而造成事故，從而減少設備和刀具的損耗，確保人身安全，保證加工質量。在數(shù)控車床上仿真時，通常有兩種方法：（1）在機床安全距離處輸入相應的估計的刀補值，進入圖形軌跡頁面，循環(huán)加工觀察軌跡。（2）點擊“機床鎖住”和“空運行”按鈕，然后進入圖形軌跡頁面進行加工。第一種方法仿真的速度和實際加工速度幾乎相近，第二種方法由于執(zhí)行“空運行”功能，速度很快，仿真效率高，但是前提是要“鎖住機床”，并且熟悉鎖住機床后刀架和主軸動作依然執(zhí)行。

五、熟練掌握數(shù)控車床的對刀操作

數(shù)控機床的對刀操作是數(shù)控加工的一項核心操作，其決定著工件加工的質量和效率。

首先，認真閱讀機床說明書，熟悉機床的性能和安全操作規(guī)程，以便更好地提高加工質量。機床說明書詳細介紹了機床的加工性能、使用規(guī)格、操作注意事項及常用的功能代碼，以避免在加工中走彎路，浪費時間。其次，掌握裝刀和對刀技術。數(shù)控車床的裝刀和對刀操作是加工中的一項相當重要又十分棘手的工作，裝刀和對刀的好壞直接影響著工件的尺寸精度。數(shù)控車床加工工件對刀時需要對兩個方向，即X方向和Z方向。對刀時需要注意以下兩點：1.對X方向時，車削長度不要太長，便于測量即可；車削深度不要太深，防止把工件車廢，同時要沿著Z正方向退刀。2.對Z方向時，刀具輕碰端面后，輸完Z0之后，再退刀。

再次，熟練使用測量工具。熟練使用測量工具，正確讀數(shù)，是保證對刀尺寸的有力措施。在使用工量具時應遵守如下規(guī)范：1.使用前，工作人員應檢查量具各部分的作用是否正常、可靠，“0”位是否準確。2.使用中，不能在機床轉動時測量工件，以防測量人員發(fā)生危險和損壞量具，要待被測工件完全停止后進行。3.不得將量具當作其他工具使用，如當鋃頭敲擊工件、用卡爪拽鐵屑等。4.使用后，要對量具進行必要的保養(yǎng)，用棉紗擦凈油污、鐵屑，如果卡尺接觸水液，需用清潔汽油擦洗干凈，然后在工作面涂上防銹油。卡尺放入量具盒前應使兩測量面保持一定縫隙，以防卡尺測量面銹蝕。5.文明操作，使用后應將表頭及附件放在工具盒內，不亂拿亂放。

六、巧用系統(tǒng)刀具補償，及時修正尺寸

在加工工件時由于刀具磨損、機床和對刀存在誤差，加工工件尺寸難免會有所偏差，為更好地保證工件的加工尺寸，可以用數(shù)控系統(tǒng)中的“刀具補償”功能來保證工件加工質量。一般情況下，在精車前，點擊“刀補”按鍵，進入刀具補償頁面，用游標卡尺測量一下外圓尺寸，如果所測外圓尺寸大于余量0.2，則在刀補頁面中輸入-0.2即可，然后精加工就可以基本上保證工件的尺寸精度，如果尺寸還不在公差范圍之內，可反復進行幾次，直至工件尺寸合格為止。

要想在數(shù)控車床上保證軸類零件的加工質量，就必須全面分析零件的工藝，選用合理的刀具和切削參數(shù)，正確的編制程序，掌握數(shù)控機床的操作技能，熟練使用工量具，進行全面過程控制，這樣才能真正有效地發(fā)揮數(shù)控機床高效率、高精度的優(yōu)勢。

參考文獻：

陳旻.軸類零件的數(shù)控加工工藝設計研究[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2008（04）.