數控車削金屬零件的加工工藝研究

李方顯

（蚌埠科技工程學校，安徽 蚌埠 233000）

為了進一步解放生產力，推動國家工業水平的進一步提高，對于數控技術的研究不斷深入，數控車床的應用也日益廣泛。對機床性能加以開發，將數控技術融入傳統加工工藝中，對于我國制造業的發展有十分重大的意義。數控技術以數字技術、信息技術、計算機技術、智能控制技術為基礎，對構件加工過程實現精確的自動化控制，從而提高加工質量和加工效率。

1 數控技術的發展應用現狀

1.1 挑戰

目前，在數控技術的發展和應用當中，面臨著一定的挑戰。在數控技術下，車削金屬零件的加工工藝過程復雜程度將進一步提高，不但需要對相關程序進行編寫，還必須對加工精確度進行保障。這些傳統的數控車床，雖然在工作中也能夠對一些加工問題進行解決，但是對于企業加工制造的現代化發展，仍無法提供有力的支持[1]。為此，企業要想取得更大的競爭力，應當注重對數控車床加以改進，對金屬零件加工程序進行簡化。

1.2 機遇

在當前制造業快速發展的背景下，車削金屬件加工也擁有了更好的發展機遇，同時有著更為廣闊的發展前景。通過利用計算機操控加工過程，節省了大量的人力資源。由于當前社會中加工人才數量較少，高水平、高技術的專業人才更是十分缺乏，因而很多企業對于數控技術更加傾向于對數控技術的引入，應用數控車床完成加工作業，利用機器加工替代人工加工，在人力成本方面實現了有效的降低。另外，數控車床加工效率更快，能增加金屬零件產量，同時也可提高配件質量，對數控車床行業發展也有促進作用[2]。

2 數控車削金屬件加工工藝設計

2.1 數控加工工藝原則

數控車削金屬件加工中，需要遵循精細化、耐用性等原則。對配合件的制作，必須滿足精細的原則，加工配合件之前，就需要對配合件基本情況加以了解，在粗略知曉的基礎上，進行系統化的詳細分析，進而在此基礎上，對詳細的計劃加以制定，做好各個方面的分工配合。例如，對金屬零件進行加工之前，要先對配合件大概形狀加以構想，然后繪制圖紙，對配合件外形進一步明確。使用測量尺精確測量，明確配合件各方面參數，進而對相應的數控加工程序加以編制。利用數控車床完成精細加工，進一步提高配合件的精準度。再進行相應的設計，將相關程序輸入計算機，數控車床自動切割打磨，進而得到需要的配合件加工成品[3]。為保證耐用性，中調要關注材料的選擇，保證所選材料質量性能優異。材料強度將會直接影響配合件的耐用性，不過由于耐用原則相對比較容易實現，所以對于加工工藝方面并沒有太高的要求。

2.2 數控加工工藝流程

數控加工的工藝流程方面，數控車削金屬零件加工中，首要的流程就是總體分析，做好前期準備工作。綜合分析材料、精度、尺寸等工件各個方面的要求，進而對切削、刀具、步驟等主要的要素加以確定，明確工具量具應用情況，以實際情況為基礎，選擇最為合適的數控車床。然后進行詳細的工藝分析，主要針對被加工金屬零件土樣的分析，對加工內容、技術要求等加以明確，在此基礎上，確定方案，完成凌家加工，制定工藝路線，完成數控加工。具體內容主要是對工序的劃分，對加工順序的安排，以及和傳統工序的銜接等。設計數控加工的工序，劃分工步，選擇夾具，定位零件，對刀具和切削量加以確定。調整數控加工的程序，對相應刀點準確確定，路線和補償也要清楚。

3 實際應用案例分析

3.1 樣圖分析

以典型數控車削金屬件為例，其包括了兩個部分，分別稱為工件1和工件2。在工件1和工件2的配合中，可采取兩種不同的配合方法，一種方法是采取M30×1.5的內外螺紋配合方式；另一種方法是采取工件1的φ22、R20內孔和工件2的φ22、R20外圓相配合的方式，并且對φ22孔軸配合采取的是間隙配合方式。對于加工精度具有比較高的要求，并且在兩種配合方式中，對于總長都有一定的規定。工件1左端的構成，包括了φ48的外圓、橢圓、拋物線，對外圓有很高的精度要求。加工中采用35°外圓菱形刀，粗加工S800、F150，精加工S1500、F100。使用R2球頭道，加工拋物線、橢圓等，注意將不良的影響消除。右端40°梯形槽，以及槽底均使用R3圓弧連接，加工中使用切槽刀，確保尺寸合格。加工工件2外輪廓的過程中，對M30×1.5的內外螺紋配合現行加工，將兩個加工好的工件旋在一起，然后加工外輪廓，確保尺寸合格。

3.2 工藝確定

加工中，對卡盤使用三爪夾緊，同時完成定位，使用的是毛坯棒料，將工件零點，在工件中選取位置，是右側軸心，并在相應點位置，設置安全點及換刀點。加工當中，先進行粗加工，然后進行精加工，加工順序是先完成內部加工，再進行內部加工。明確具體的應用場合，摸索出具體的加工實踐，進而確定合適的加工工藝方案，完成典型金屬件的加工。具體的加工工藝過程中，均使用數控車FANUC系統，加工順序為，利用外圓車刀，裝夾毛坯，伸出長60mm，車平面光出加工工件2；使用φ20麻花鉆鉆孔φ20×26；使用內孔車刀，粗精車φ36螺紋內孔；使用內溝槽車刀，車5×1.5內溝槽；使用內螺紋車刀，車M30×1.5內螺紋；使用切斷車刀，切斷工件2，總長留0.5mm余量；使用外圓車刀，裝夾毛坯，伸出長70mm，車平面光出加工工件1，并粗精車螺紋外圓φ36、R22、φ48；使用外切槽車刀，車5×1.5及40°槽；使用外螺紋車刀，車M30×1.5外螺紋；使用外圓車刀，裝配工件1和工件2，車平面總長取50±0.05，同時粗精車工件2φ22、R20、R44.5外輪廓；使用端面車刀，卸下工件并掉頭夾持工件1φ36外圓，車平面控制總長；使用φ20麻花鉆，鉆孔φ20×25；使用內孔車刀，粗精車R20、φ22內輪廓；使用外圓車刀，粗精車φ48外圓；使用φ2球頭刀，粗精車橢圓機拋物線，最后進行復檢，并卸工件送檢。

3.3 刀具選擇

以車削金屬零件加工要求為基礎，對刀具確定，為金屬件加工精度提升奠定基礎。具體作業中，對工件會流出一些余量，主要滿足后續的精加工需求，通常在直徑方向有0.4mm到0.5mm。粗加工當中，切削深度一般為1mm到1.5mm，進給量每分鐘100mm，主軸轉速每分鐘800r。精加工中，通常進給量為每分鐘50mm，主軸轉速每分鐘200r。具體的刀具選擇及參數為，粗加工斷面使用80°偏刀，進給速度每分鐘150mm，主軸轉速每分鐘800r；精加工外圓使用35°菱形刀，進給速度每分鐘100r，主軸轉速每分鐘1500r；粗加工內孔使用φ16鏜孔刀，進給速度每分鐘150mm，主軸轉速每分鐘800r；精加工內孔使用φ16鏜孔刀，進給速度每分鐘100mm，主軸轉速每分鐘1000r；切槽及切斷加工使用外切槽及切斷車刀，進給速度每分鐘150mm，主軸轉速每分鐘800r；內溝槽加工使用內溝槽車刀，主要參數是100mm每分鐘，600轉每分鐘；內外螺紋加工使用內外螺紋車刀，主軸轉速每分鐘1000r；圓弧加工使用φ2球頭刀，主要參數是100mm每分鐘，100轉每分鐘。

3.4 檢驗總結

完成所有加工流程之后，需要對加工工作進行檢查和總結。根據車削金屬件的具體要求，檢查其質量和精度是否滿足，判斷加工工藝是否合格。

在現代化生產加工當中，數控車床已經成為了一個必不可少的重要部分。為了提高數控車床性能，強化數控技術應用，對數控車削金屬零件加工工藝設計進行研究，明確加工工藝具體流程，針對不同金屬零部件，應用不同數控車床，從而使車削金屬件加工質量得到提升。