機械數(shù)控零件加工工藝分析

宋文建

摘 要：我國目前正處在中國制造2025的關(guān)鍵技術(shù)攻堅時期，機械作為國家的基礎(chǔ)工業(yè)，在中國制造2025計劃中扮演著重要的作用，高精度的零件加工工藝可以設(shè)計制造出更加可靠的機械產(chǎn)品，文章對機械數(shù)控零件的加工工藝進行分析，為我國機械數(shù)控零件制造技術(shù)提供了一定的思路。

關(guān)鍵詞：機械;數(shù)控;工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.023

0 引言

一個完整的機械零件加工工藝是由幾個不同的部分組成的，機械工藝發(fā)展對于中國經(jīng)濟建設(shè)和基礎(chǔ)科研都具有非常重要的意義。目前，隨著我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，人口密集型的機械工廠發(fā)展已經(jīng)不能滿足我國的要求，中國制造企業(yè)的生產(chǎn)已逐步從原來的粗獷型轉(zhuǎn)向高精尖發(fā)展，現(xiàn)在的機械工藝更講究自動化、智能化，并且進一步保證機械產(chǎn)品的質(zhì)量，降低機械產(chǎn)品生產(chǎn)和研究的成本，提高機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，機械零部件的工藝需要進行重點的研究。本文就是基于這樣的背景，利用某階梯軸對機械零件數(shù)控工藝進行研究。

1 機械零件工藝分析

在對機械零件進行數(shù)控機床加工之前，需要充分的對目標零件的結(jié)構(gòu)進行工藝性分析，這也是工藝研究的第一步，工藝性是指所設(shè)計的零件，在能滿足對應(yīng)機械裝備要求的前提下，怎樣設(shè)計和制造能夠得到可行性和經(jīng)濟性，采用何種材料，需要滿足哪些強度要求等。

文章研究的階梯軸零件圖和工藝尺寸分析分別如圖1所示。

由圖可以看出，該部件由圓柱形表面，凹槽，階梯式圓柱形表面和倒角組成。 旋轉(zhuǎn)和模制零件的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，需要雙端加工。 零件的加工精度和表面質(zhì)量要求非常高。

2 機械數(shù)控零件材料分析

（1）零件的材料分析。材料在不同的加工要求和加工條件下產(chǎn)生的效果不同，因此，對既定的目的進行合理的材料分析具有重要作用。綜上所述，本文研究的零件可以選擇45鋼作為軸部的材料。（2）零件的毛坯的分析。零件的毛坯是材料的直接體現(xiàn)，階梯軸的零件毛坯要求比較高，而毛坯的選擇也需要根據(jù)不同零件的要求來進行選擇，一般來說，鑄造毛坯比較適合的是形狀比較復(fù)雜的毛坯，鍛造出來的毛坯則比較適合類似于階梯軸一類相對容易一些的機械零件，還有型材，其實本文研究的階梯軸也可以利用型材，最后是焊接的毛坯，焊接的毛坯對于板材來說具有很重要的支撐作用。在進行零件毛坯的選擇過程中，需要根據(jù)機械零件的要求進行具體的分析和選擇，根據(jù)機械結(jié)構(gòu)的大小和要求進行選擇，本文研究的階梯軸選擇的是鍛造毛坯，毛坯的尺寸為Φ30×180 mm。在對毛坯進行選擇的過程中，應(yīng)該盡量去選擇和目標機械零件尺寸差別很小的零件，這樣不僅可以節(jié)省人力、時間和經(jīng)濟成本，還能更精度更高的完成相應(yīng)的機械制造工件。

3 刀具與切削用量的選擇

選定了毛坯之后，需要根據(jù)具體的零件需求進行數(shù)控刀具的選擇，不同的刀具能夠得到的數(shù)控機械制造效果是不同的，好的刀具可以一定程度上影響數(shù)控機床的加工可靠性，好的刀具還可以提高數(shù)控機床的加工效率。一般來說，可以根據(jù)具體的數(shù)控編程結(jié)果來確定刀具，編程可以在數(shù)控軟件上仿真進行，在進行刀具選擇的過程中，需要遵循一定的原則，首先要剛度好，并且刀的精度高，在進行編程過程中，安裝和調(diào)整也需要非常方便。在選定了一定的刀具的同時，需要根據(jù)特征工件的情況來確定不同刀具的安裝位置，安裝位置和走刀順序有著密切的關(guān)系，一般來說，刀具的安裝需要遵循一定的原則，主要可以總結(jié)為以下內(nèi)容：（1）刀具數(shù)量越少越好;（2）加工過程中，單次的裝夾需要擁有完成一個完整的工序;（3）即使是同一個刀具，在進行不同工序的使用過程中也需要進行切換;（4）先銑后鉆;（5）嚴格遵循設(shè)計的加工順序，即遵循精度加工在最后的順序;（6）盡量不添加人為的影響，讓數(shù)控機床自己完成部分功能。在數(shù)控機床編程的的過程中，需要根據(jù)具體的刀具和工件要求來設(shè)定數(shù)控機床給進速度，這個很多時候需要根據(jù)經(jīng)驗來進行判斷，或者查詢一定的參考資料，如果不能確定，可以先進行給進速度的嘗試，并編寫進入工作守則，在后續(xù)的工作中進行統(tǒng)籌的選擇。

4 確定工件在數(shù)控機床上的裝夾

跟普通的機械機床相同的是，數(shù)控機床在工作之前也首先需要進行工件和刀具的裝夾，具體的要求可以用以下幾個方面來總結(jié)：（1）如果沒有特殊需求，需要使用通用的夾具和刀具;（2）始終將結(jié)構(gòu)的精度放在重要的位置上;（3）工具需要方便裝夾;（4）保持工作過程中干凈;（5）檢查刀具是否夾緊，需要擁有足夠的切削或者加工力。

5 確定走刀順序和路線

相應(yīng)的順序和路線要求為以下幾點：（1）粗加工，在數(shù)控機床的中間位置放置用料半成品，并根據(jù)大概的輪廓進行第一波的粗略加工。（2）零件表面的二次加工，第二次加工不僅僅針對于零件的表面，包括零件的次一級表面同樣需要二次加工，二次加工對于所有的工件來說都很重要。（3）特殊位置的加工，包括各種孔、槽、齒等特殊的精密位置，在得到基礎(chǔ)零件的基礎(chǔ)上，得到相對應(yīng)的特征位置。（4）精加工及成型，利用精加工可以得到最后的零件，精加工。

6 結(jié)論及展望

在機械數(shù)控加工工藝設(shè)計完成之后，需要進行程序上的設(shè)計，程序可以在數(shù)控機床上直接編程并得到最終的零件結(jié)果，本文設(shè)計研究的階梯軸相對來說是一個比較典型的工藝零件，研究思路和研究方法為數(shù)控機械工藝和智能制造結(jié)合的研究提供了思路。

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