金屬零件的銑床加工工藝分析

陳 直

（甘肅有色冶金職業技術學院，甘肅 金昌 737100）

金屬零件是指以金屬作為加工原料，將金屬加工成各種規格與形狀的金屬部件稱之為金屬零件。由于金屬零件體積小、重量輕，需要具備良好的機械性能和金屬性能，因此金屬零件加工具有較高的難度[1]。

隨著現代科技與數字化技術的發展，金屬零件加工已經逐漸趨于機械化，利用機械設備對金屬零件進行加工，這種加工方式相對于傳統人工加工方式無論是在加工精度上還是加工效率上都有明顯的提高[2]。目前應用于金屬零件加工的機械設備主要為機床，最常見的機床為銑床，銑床是數控機床的一種，其主要由工件、銑刀組成，在對金屬零件技工過程中令銑刀以旋轉運動作為主運動，利用銑刀對金屬零件進行切割，從而將金屬板塊加工成金屬零件[3]。目前現有的金屬零件銑床技工工藝在實際應用中存在許多問題，由于對銑床參數設定不合理，導致金屬零件加工工藝具有較大的加工誤差，加工成的金屬零件在精度上很難達到要求，為此提出金屬零件的銑床加工工藝分析。本文在原有加工工藝基礎上，設計一套新的銑床加工工藝，為金屬零件銑床加工工藝優化與完善提供參考理論。

1 金屬零件的銑床加工工藝設計

1.1 金屬零件的銑床加工材料選取及鍛造

首先需要根據金屬零件加工要求，選取合適的加工原材料。將金屬零件不同部位進行區分，正常情況下金屬零件由槽、肩、齒輪等基礎部分所組成，各個部件硬度及性能要求不同，其加工原料也所不同[4]。由于金屬零件槽部對硬度要求較高，軸部和肩部相比之下硬度要求較低，因此通常情況下，對于金屬零件槽的加工選擇優質碳結構的32號鋼作為材料；對于金屬零件肩部加工選擇優質碳結構的35號合金鋼作為材料；金屬零件軸部加工材料為優質碳結構的35號合金鋼作為材料；其余部分均采用優質碳結構的40號鋼作為加工材料。

選取完合適的金屬零件加工原材料后對金屬零件各個部件進行鍛造，鍛造方式采用正火方式，將原材料放入到美國IJH公司生產的HIUD-5615型號HR爐內，在熔煉爐內，將溫度設定在1200℃，鍛造的時間設定為20min,除了嚴格控制鍛造時間和溫度外，還必須滿足金屬零件的加工要求，并對RH爐進行標準參數設定，將其最大的氣流量設定為155m3·h-1，這樣就完成了材料選擇和鍛造金屬零件的銑床[5]。鍛造后，將要加工的金屬零件放入冷水退火池中，以快速緩解原材料中的鍛造應力。

1.2 金屬零件粗車

利用銑床對金屬零件各個部分進行粗加工，根據金屬零件加工圖紙，對銑床設備加工參數進行設定，在一般情況下，會將銑床的主軸轉速設定成5600rpm，主軸的功率在12kW，主軸扭矩設定為40Nm，主軸的極限轉角設定為125°，通過以上參數設置，可以在銑床上對金屬零件進行粗加工。

根據金屬零件各部分的加工要求，銑床的加工精度分為5～9級，根據金屬零件加工精度要求不同，可以確定銑床小批量生產和大批量生產，如果精度要求較高，選擇銑床小批量生產方式，利用銑床對金屬零件粗加工過程中按照先滾齒，再剃齒的粗加工順序進行粗車；如果對金屬零件加工精度要求較低，在銑床設備上選擇大批量生產方式，利用銑床對金屬零件粗加工過程中按照先剃齒、再滾齒的粗加工順序進行加工[6]。

根據金屬零件各個部件的加工順序，在銑床設備上設定基準定位，將銑床的基準定位公差值控制在五分之一到三分之一之間，這樣可以保證金屬零件各個部件與銑床刀具的距離精度，以此完成金屬零件粗車。

1.3 金屬零件表面滲碳及精加工

利用銑床對金屬零件粗加工后，還需要根據金屬零件的實際硬度要求以及外形要求，在金屬零件表面進行滲碳，并且再次利用銑床對金屬零件進行細加工，以此保證金屬零件表面的硬度、韌性、摩擦性等性能，以及金屬零件外觀可以滿足金屬另加加工精度要求。

首先對銑床粗車完成后的金屬零件進行滲碳，通常情況下滲碳深度為2.55mm～2.85mm之間，滲碳的部位有金屬零件的齒部以及凹槽表面；滲碳處理之后需要在金屬零件表面涂抹一層防滲透涂料，這樣可以保護金屬零件不受到空氣中氧氣氧化，延長金屬零件的壽命。另外，需要處理金屬零件的圖紙，利用銑床對金屬零件進行細加工，在銑床粗車參數基礎上對精度進行提高，將銑床主軸轉速減小到2500rpm，主軸功率減小到8.5kW，主軸扭矩減小到10Nm，主軸的極限轉角減小到75°，利用銑床刀具對金屬零件周邊多余的材料進行切剪；然后，修整金屬零件的表面，拋光金屬零件的表面以使其光滑，并調整金屬零件的每個零件的尺寸，要以圖紙的標準要求為主。最后，要求在加工前要對兩件進行檢查，是否在金屬兩件的表面出現裂紋，如果金屬零件表面存在裂紋需要對其進行重新精加工，以此完成機械齒輪軸加工。

2 實驗論證分析

實驗以某金屬零件為實驗對象，該金屬零件為汽車組裝用的齒輪軸，該齒輪軸由軸槽、軸肩、齒輪以及環槽所組成，齒輪厚度為2.55mm，齒輪軸軸徑為12.55mm，實驗利用此次設計加工工藝與傳統加工工藝對該金屬零件進行銑床加工。

實驗中使用的銑床為英國IJD公司生產的DSDF-6225型號，銑床按照國外最先進的銑床指令的技術標準2014/14/GB生產，可以實現人工智能，重量輕，體積小，安全性和穩定性極高的全自動加工。實驗按照上述加工流程對金屬零件進行加工，加工數量為3000個，從加工的金屬零件中選取7個金屬零件，利用尺度測量儀測量金屬零件輪廓參數，并將其與該金屬零件加工圖紙中數據進行比較，利用siier軟件計算出金屬零件加工誤差，實驗以加工誤差作為兩種加工工藝對比實驗結果，根據實驗數據繪制兩種工藝加工誤差對比表格如下。

表1 兩種工藝加工誤差對比（mm）

從上表可以看出，此次設計金屬零件銑床加工工藝加工誤差最大僅為0.002mm；而傳統工藝加工誤差最大為0.268mm，最小誤差為0.058mm，遠遠大于此次設計加工工藝，因此實驗證明了本次設計工藝更適用于金屬零件的銑床加工，具有較高的加工精度。

3 結束語

本文結合目前金屬零件加工現狀，提出了一套全新的金屬零件銑床加工工藝，通過實驗論證了該加工理論可行、可靠，能夠有效解決金屬零件加工誤差問題。此次研究對金屬零件銑床加工具有一定的參考價值，對提高金屬零件銑床加工水平和精度具有良好的現實意義。