探討不規(guī)則零件的數(shù)控機床加工工藝

王洪益 趙鳳 宮濤

摘要：隨著我國數(shù)控機床的快速發(fā)展，零件加工能力已大大提升。作為零件加工的主要生產(chǎn)技術(shù)，數(shù)控機床在提升了零件加工的效率與精準(zhǔn)度同時，也對不規(guī)則零件擁有一定加工能力。而不規(guī)則零件的數(shù)控機床加工，需要擁有相關(guān)配套的加工工藝，工藝中應(yīng)涉及一定內(nèi)容，如加工刀具、切削量的選擇。本文通過對不規(guī)則零件的數(shù)控機床加工工藝探討，說明了加工刀的選用、切削用量的選擇及夾具設(shè)計，對基準(zhǔn)的確定、工件裝夾找正進行明確，最后探討加工輪架的注意事項。

關(guān)鍵詞：不規(guī)則零件;數(shù)控機床;加工工藝

中圖分類號：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0107-02

0? 引言

相比于傳統(tǒng)的零件加工工藝，利用數(shù)控機床可保證零件的精準(zhǔn)度，提升零件加工效益，可進行批量制作，有較好的發(fā)展?jié)摿ΑＡ慵臋C械加工過程一般分為兩步：一位零件生產(chǎn)過程、二為零件加工過程[1]。其主要目的為將機械材料或半成品加工成標(biāo)準(zhǔn)機械，滿足加工要求[2]。在整個生產(chǎn)加工過程中，其流程較為復(fù)雜，如需要對原材料進行運輸及存儲等。因零件加工的過程中所涉環(huán)節(jié)較多，且零件用途較為廣泛，因此零件成品的要求也有差別。通過不同的程序設(shè)定完成第一步生產(chǎn)過程，再用機械加工工藝、更改半成品零件的尺寸與形狀。隨著社會的發(fā)展與市場需求，零件加工的精密度越來越嚴格，數(shù)控機床技術(shù)也逐漸精密，越來越多的不規(guī)則零件通過數(shù)控機床技術(shù)加工出來。為了滿足社會需求，相關(guān)企業(yè)應(yīng)提升不規(guī)則零件的數(shù)控機床加工工藝，提升加工效率及質(zhì)量，推動零件加工發(fā)展，提升經(jīng)濟收益。

1? 加工刀的選用

在不規(guī)則零件的加工過程中，要選擇合適的加工刀具，保證零件在加工時尺寸準(zhǔn)確，且在整個過程中，因涉及各種道具切割各種材料，所以加工零件任何位置都需加工刀具在“斷續(xù)”的工作狀態(tài)下。對于刀具的選用，規(guī)格與類型是必要的，應(yīng)根據(jù)零件材料進行選擇，刀具需達到一定鋼度值，才可保證完整、利落的對零件進行切割。

此外，在加工過程中，刀具會磨損，若不及時更換或修理，會影響整個零件的加工質(zhì)量，因此，要時刻觀察刀具情況，避免刀具過度使用，觀察刀具是否磨損的方法共有三種：一為直接觀察刀具，能用肉眼看到磨損痕跡較嚴重需更換刀具;二為觀察加工零件表面及加工時產(chǎn)生的碎屑，若碎屑的形狀、顏色改變，說明刀具已磨損;三為停刀具在加工時發(fā)出的聲音，若刀具力度增大，發(fā)出刺耳的噪音，說明刀具損壞。

2? 切削用量的選擇

選擇好合適刀具，需要確定切削用量，零件的切削深度與零件生產(chǎn)率有不可分割的聯(lián)系，做好切削工作，可提升數(shù)控機床的工作效率。在實際加工中，一般會將切削工具與機床工作速度、材料數(shù)量相互結(jié)合，在選擇切削用量時，需注意車床強度、深度與動力在合理范圍內(nèi)。在數(shù)控機床切削加工中，一般用Q代表單位時間內(nèi)金屬切除量的生產(chǎn)率，其主要公式為：Q≈vcfap[3]

此公式中，Vc為切削速度，f為進給量，ap為切削深度，可以看出，Q與三者呈正比例關(guān)系，無論哪一項升高，都可提升零件加工的生產(chǎn)效率，將三種要素完美聯(lián)系，可延長車刀壽命[4]。

在切削工作中，技術(shù)人員應(yīng)不斷檢查數(shù)控機床的承受能力，保證切削工作的順利進行，保證零件加工有效率。在進行不規(guī)則零件的切削時，要格外注意切削深度，每次切削時，保證在2mm的深度，先對零件進行粗略加工，再進行精細加工，這種切削技術(shù)不僅提高零件加工的工作效率，還能節(jié)約資源、提高成品率。在選擇好切削用量的同時，選好合適的進給量也同樣重要（如表1），如：精車進給量一般為0.05-0.2mm之間，粗車可稍微擴大此區(qū)間，此外，應(yīng)選好車削速度，考慮深度與進給量與刀具磨損情況，保證車削效率。

3? 夾具設(shè)計

選擇好刀具與切削用量，需相關(guān)人員進行夾具設(shè)計。常規(guī)數(shù)控機床一般帶有自定心卡盤裝夾，但這種夾具只針對規(guī)則零件使用，若生產(chǎn)不規(guī)則零件，需對夾具進行設(shè)計，制成輔助裝夾生產(chǎn)。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員需根據(jù)不規(guī)則的零件材質(zhì)、尺寸、形狀、用途等多項特點設(shè)計，首先，對夾具行基準(zhǔn)定位，并確定孔軸與主線軸之間的關(guān)系，確保二者垂直度為0.1之間，便可將夾具與工件通過螺絲固定，減少夾具誤差，保證毛坯位置準(zhǔn)確;其次，注意毛坯軸線與夾具中心位置，確保兩者相互垂直，另外，通過數(shù)控機床對不規(guī)則零件進行制造，在旋轉(zhuǎn)過程中不需進行傳統(tǒng)的打百分表，只需在夾具中做一個4mm深的槽，用來輔助彈簧與定位板即可，可實現(xiàn)毛坯軸線與夾具中心位置的垂直關(guān)系，提升加工效率并可批量生產(chǎn);最后，在夾具的設(shè)計中，確保其可用于多種不規(guī)則零件的加工，設(shè)計人員可在定位板上設(shè)計一個斜坡角，增加定位板的活動空間，便可滿足其他不規(guī)則零件的夾具制作，再通過螺絲配合完成其旋轉(zhuǎn)加工。

4? 基準(zhǔn)的確定

不規(guī)則零件在加工時，需基準(zhǔn)自身尺寸及表面粗糙度，保證這些數(shù)據(jù)在合理范圍內(nèi)，進而保證質(zhì)量[5]。加工過程中，應(yīng)保證不規(guī)則零件的三個轉(zhuǎn)輪與三叉軸相吻合才可進行加工，為提升精準(zhǔn)度，應(yīng)保證夾具位置，明確基準(zhǔn)定位，即可提升效率，提高精準(zhǔn)度。

5? 工件裝夾找正

此為制作夾具最后的步驟，也是使用夾具前的最后一個步驟，工件裝夾找正可提升不規(guī)則零件的精密度，使零件的精密誤差在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[6]。首先，在自定心卡盤上安裝夾具并固定好，使回轉(zhuǎn)軸線控制合理，找好車床主軸軸線的平行度，將誤差降低;其次，將毛坯安裝帶夾具上，用百分表找好平行度;最后，調(diào)整位置，平衡螺釘壓力，找到最佳位置，精確精度，可保證不規(guī)則零件的生產(chǎn)質(zhì)量。

6? 加工輪架的注意事項

待夾具做好，刀具、切削用量選好之后，即可對不規(guī)則零件進行機床數(shù)控加工，在加工過程中，應(yīng)注意輪架切削狀態(tài)時的注意事項，因輪架在切削時，由于不規(guī)則零件旋轉(zhuǎn)較快，因此產(chǎn)生的離心率較大，需要操作人員隨時對不規(guī)則零件的加工情況進行勘察，尤其在加工設(shè)備的休息期間，操作人員應(yīng)對不規(guī)則零件的尺寸及夾具的精密度情況進行檢查，如：在進行粗工后，檢查螺釘松緊度，為精細加工的精密度提供保障，此外，在對不規(guī)則零件的各個部位進行精密加工時，都要注意轉(zhuǎn)輪搭配，避免轉(zhuǎn)輪的深度及尺寸出現(xiàn)誤差引起不規(guī)則零件的精密度增大，在不規(guī)則零件的每一面加工完成時，都須將此面的毛刺剔除。

7? 總結(jié)

隨著社會發(fā)展，我國經(jīng)濟、科技也在不斷進步，數(shù)控機床技術(shù)也有了質(zhì)的飛躍，在工業(yè)制造及零件加工中，數(shù)控機床是不可缺少的生產(chǎn)技術(shù)[7]。相對于傳統(tǒng)加工技術(shù)，數(shù)控機床對不規(guī)則零件的加工具有一定優(yōu)越性，可提高不規(guī)則零件的精準(zhǔn)度，縮短加工時間，并可進行批量生產(chǎn)，具有一定的高效性，需要注意的是，在使用數(shù)據(jù)機床對不規(guī)則零件進行加工時，要保證工刀的選用及切削用量，對夾具的設(shè)計與基準(zhǔn)的確定也有嚴格要求，保證工件裝夾找正明確，注意加工輪架的一般事項，才可順利、準(zhǔn)確的對不規(guī)則零件進行加工，制成高質(zhì)量零件。本文對不規(guī)則零件的數(shù)控機床加工工藝進行探討分析，為我國零件加工工藝提供技能，有益于社會發(fā)展。

參考文獻：

[1]李孝元，郭亮，劉麗明.基于信息化資源的數(shù)控加工技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用——評《數(shù)控加工技術(shù)與實踐》[J].機械設(shè)計，2020，373（11）：160.

[2]Mercy T， Jacquod N， Herzog R， et al.Spline-Based Trajectory Generation for CNC Machines[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2019， 66（8）：6098-6107.

[3]王輝.廣數(shù)系統(tǒng)GSK980TDc數(shù)控車床常用刀具的試切對刀方法研究[J].河南科技，2020（7）：54-56.

[4]汪鵬，王婕.基于精益6σ的航空高強鋼零件大尺寸面輪廓度數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化[J].航空發(fā)動機，2020，201（1）：90-94.

[5]Park C，Bae S.A Study on the Predictive Maintenance of 5 Axis CNC Machine Tools for Cutting of Large Aircraft Parts[J].Journal of Society of Korea Industrial and Systems Engineering，2020，43（4）：161-167.

[6]李華芳，楊延波.基于VERICUT軟件構(gòu)建四軸數(shù)控加工中心的研究與實踐[J].系統(tǒng)仿真技術(shù)，2019，15（2）：148-151.

[7]高駿，杜柳青.基于VERICUT的虛擬龍門加工中心建模和仿真關(guān)鍵技術(shù)研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2020（5）：121-123，128.