胡吉成

（荊州理工職業(yè)學(xué)院，湖北 荊州 434000）

數(shù)控機(jī)床加工工藝技術(shù)分析

胡吉成

（荊州理工職業(yè)學(xué)院，湖北 荊州 434000）

文章在對(duì)數(shù)控技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)的分析，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)控加工工藝的介紹，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上的指導(dǎo)，對(duì)數(shù)控機(jī)床再加工零件中的所遇到問(wèn)題加以解釋。在此基礎(chǔ)上，提出了數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)。

數(shù)控機(jī)床；加工工藝；車孔

數(shù)控機(jī)床作為當(dāng)今使用最廣泛的數(shù)控技術(shù)之一，主要用于加工軸類、盤套類等回轉(zhuǎn)體零件，能夠通過(guò)程序控制自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)、鉸孔等工作，而近年來(lái)研制出的數(shù)控車削中心和數(shù)控車銑中心，使得在一次裝夾中可以完成更多得加工工序，提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此特別適宜復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)體零件的加工。為此，結(jié)合中國(guó)的實(shí)際情況，文章按照以下邏輯展開分析論述。

1 數(shù)控機(jī)床的組成及工藝分析

（1）數(shù)控機(jī)床組成。數(shù)控機(jī)床由床身、主軸箱、刀架進(jìn)給系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)及數(shù)控系統(tǒng)組成。與普通機(jī)床所不同的是數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)與普通機(jī)床有質(zhì)的區(qū)別，它沒(méi)有傳統(tǒng)的走刀箱、溜板箱和掛輪架，而是直接用伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)溜板和刀具，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控系統(tǒng)由NC單元及輸入輸出模塊，操作面板組成。

由于要實(shí)現(xiàn)CNC，因此，數(shù)控機(jī)床要有CNC裝置電器控制和CRT操作面板。使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序;然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)信息處理、分配，使各坐標(biāo)移動(dòng)若干個(gè)最小位移量，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成零件的加工。

（2）零件設(shè)計(jì)。薄壁加工比較困難，尤其是內(nèi)孔的加工，由于在切削過(guò)程中，薄壁受切削力的作用，容易產(chǎn)生變形。從而導(dǎo)致出現(xiàn)橢圓或中間小、兩頭大的“腰形”現(xiàn)象。另外薄壁套管由于加工時(shí)散熱性差，極易產(chǎn)生熱變形，使尺寸和形位誤差。達(dá)不到圖紙要求，需解決的重要問(wèn)題，是如何減小切削力對(duì)工件變形的影響。薄壁零件的加工是車削中比較棘手的問(wèn)題，原因是薄壁零件剛性差、強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量?？衫脭?shù)控機(jī)床高加工精度及高生產(chǎn)效率的特點(diǎn)，并充分地考慮工藝問(wèn)題對(duì)零件加工質(zhì)量的影響，為此對(duì)工件的裝夾、刀具幾何參數(shù)、程序的編制等方面進(jìn)行試驗(yàn)，有效地克服薄壁零件加工過(guò)程中出現(xiàn)的變形，保證了加工精度,為今后更好地加工薄壁零件提供了好的依據(jù)及借鑒。根據(jù)提供的技術(shù)要求，工件采用無(wú)縫鋼管進(jìn)行加工，內(nèi)孔和外壁的表面粗糙度為Ra1.6，用車削即可達(dá)到。但內(nèi)孔的圓柱度為0.03對(duì)于薄壁零件來(lái)講要求比較高，在批量生產(chǎn)中，工藝路線大致為：下料—熱處理—車端面—車外圓—車內(nèi)孔—質(zhì)檢。前面所述，薄壁件加工特點(diǎn)得知“內(nèi)孔加工”工序是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。我們拋開外圓，薄壁套管就內(nèi)孔切削就難保證0.03mm的圓柱，經(jīng)過(guò)我們多次加工和實(shí)驗(yàn)，采用刀具新磨法，較好地解決了這一問(wèn)題材。

（3）關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)是解決內(nèi)孔車刀的剛性和排屑問(wèn)題。增加內(nèi)孔車刀的剛性，我采取了以下措施。盡量增加刀柄的截面積，通常內(nèi)孔車刀的刀尖位于刀柄的上面，這樣刀柄的截面積較少，還不到孔截面積的1/4，若使內(nèi)孔車刀的刀尖位于刀柄的中心線上，那么刀柄在孔中的截面積可大大地增加。刀柄伸出長(zhǎng)度盡能做到同加工工件長(zhǎng)度長(zhǎng)5～8mm，以增加車刀刀柄剛性，減小切削過(guò)程中的振動(dòng)。

（4）排屑問(wèn)題。主要控制切削流出方向，粗車刀要求切屑流向待加工表面為此。采用正刃傾角的內(nèi)孔車刀，精車時(shí)，要求切屑流向向心傾前排屑因此磨刀時(shí)要注意切削刃的磨削方向，要向前沿傾圓弧的排屑方法，如精車刀合金用YA6，目前的M類型，它的抗彎強(qiáng)度、耐磨、沖擊韌度以及與鋼的抗粘和溫度都較好。刃磨時(shí)前角磨以圓以圓弧狀角度10～15°后角根據(jù)加工圓弧離壁0.5～0.8mm（刀具底線順弧度），c切削刃角k向?yàn)椤?.5～1為沿切屑刃；修光刃為R1～1.5副后角磨成7～8°為適內(nèi)刃的A～A點(diǎn)磨成圓向外排屑。

2 數(shù)控機(jī)床工藝加工分析

加工前必須要做一件護(hù)軸，護(hù)軸主要目的是把車好的薄壁套內(nèi)孔以原尺寸套住，用前后頂尖固定使它在不變形的情況下加工外圓，保持外圓加工質(zhì)量、精度。所以，護(hù)軸的加工對(duì)加工薄壁套管的工序是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。加工護(hù)軸毛胚用45#碳結(jié)構(gòu)圓鋼；車端面、開兩頭B型頂尖孔，粗車外圓，留余量1mm。經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)定形、再精車留0.2mm余量研磨。重新熱處理碎火表面，硬度HRC50，再經(jīng)外圓磨床磨成精度達(dá)要求，完工后待用。車刀采用C620，首先把前頂尖放進(jìn)主軸錐位固定，為防止夾薄壁套時(shí)的工件變形，增加一個(gè)開環(huán)厚套。為保持批量生產(chǎn)，薄壁套管外圓的一頭經(jīng)加工為統(tǒng)一尺寸d，t的尺是軸向夾位，個(gè)薄壁套管壓緊，提高車內(nèi)孔時(shí)的質(zhì)量，保持尺寸。

用自動(dòng)定心三爪卡盤將工件夾牢，車端面，粗車內(nèi)圓。留余量0.1～0.2mm精車，換上精車刀把要切削余量加工到護(hù)軸滿足粗糙度的要求。卸下內(nèi)孔車刀，插入護(hù)軸至前頂尖，用尾座頂尖按長(zhǎng)度要求夾緊，換外圓車刀粗車外圓，再精車達(dá)圖紙要求。經(jīng)檢驗(yàn)合格，用切斷刀按長(zhǎng)度要求尺寸切斷。為使工件斷開時(shí)的切口平整，刀刃口要斜磨，使工件端面平整；護(hù)軸磨小的一段就是為了切斷留有空隙而磨小，護(hù)軸為減少工件變形，防止振動(dòng)，以及切斷時(shí)掉下碰傷原故。

以上方法加工薄壁套管，解決了變形造成尺寸誤差和形狀誤差的問(wèn)題，實(shí)踐證明加工效率較高、較快。易于操作，并且適合加工較長(zhǎng)的薄壁零件，尺寸易掌握，次性完工，批量生產(chǎn)也較實(shí)際。

3 結(jié)論及發(fā)展趨勢(shì)

通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動(dòng)誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用等，從而提高機(jī)床加工的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度，減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，從1960～2010年50年內(nèi)提升100倍。目前，精密數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位精度可以達(dá)到1μm，進(jìn)入亞微米超精加工時(shí)代。

技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合是數(shù)控機(jī)床技術(shù)最活躍的發(fā)展趨勢(shì)之一，如工序復(fù)合型（車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪）加工技術(shù)復(fù)合，跨加工類別技術(shù)復(fù)合（金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結(jié)與鏡面切削復(fù)合）等。目前已由機(jī)加工復(fù)合發(fā)展到非機(jī)加工復(fù)合，進(jìn)而發(fā)展到零件制造和管理信息及應(yīng)用軟件的兼容，目的在于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的全部加工及生產(chǎn)過(guò)程集約化管理。技術(shù)集成和復(fù)合形成了新一類機(jī)床為復(fù)合加工機(jī)床，并呈現(xiàn)出復(fù)合機(jī)床多樣性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。

A Analysis of NC Machine Tool Processing Technology

HU Ji-cheng
（Jinzhou Vocational College of Technology，Jingzhou,hubei434000，China）

This paper analyzed the development trend of CNC technology and introduced the basic NC machining process.,gave out some technical instruction,and explained the problems encountered during during reprocessing of NC machine tool.based on that,it proposed the development trend of NC machine tools.

NC machine tool;processing;hole turning

TG659

A

2095-980X（2015）04-0054-01

2015-02-18

胡吉成(1964-)，男，湖北荊州人，大學(xué)本科，講師，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。