陳鳳光（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學院動力技術(shù)學院，廣西柳州　545616）

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基于不規(guī)則零件的數(shù)控機床加工工藝分析

陳鳳光
（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學院動力技術(shù)學院，廣西柳州545616）

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，數(shù)控機床技術(shù)有了迅猛地發(fā)展，數(shù)控機床在零件生產(chǎn)中占據(jù)著重要的位置，它的使用極大地提高了零件加工精度和加工效率。數(shù)控機床在加工不規(guī)則的零件的過程中，有一套配套的加工工藝，工藝中主要涉及到的是刀具的選擇、切削量的選擇、以及夾具、基準還有裝夾、加工輪架等方面的選擇和確定，只有將這些方面都確定完畢，不規(guī)則零件的加工就可以順利進行了。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；不規(guī)則零件；加工工藝

數(shù)控機床在零件加工中占據(jù)著重要的位置，相對于傳統(tǒng)的加工方法，它具有很多優(yōu)越性，但是如果加工工藝不先進，在加工的過程中就會出現(xiàn)很多問題。因此為了保證數(shù)控機床順利加工不規(guī)則的零件，就必須對加工過程中所要用到的一系列的工具進行選擇，從而為加工的順利進行打下堅實的基礎，從而提高不規(guī)則零件的加工效率，縮短加工的時間，創(chuàng)造更高地經(jīng)濟效益。

1　加工刀具選用及磨損分析

數(shù)控機床在加工不規(guī)則的零件的時候，最重要的就是要選擇合適的刀具。無論是加工不規(guī)則的零件還是加工輪架零件的底部外圓，或者是對輪架上的三個軸的加工，特別是對底部外圓的加工，刀具在切削的過程中一般都是處于一種斷續(xù)切削的狀態(tài)，主要是由于需要切削的材料比較多，這種斷續(xù)的切削對刀具的剛性有很高的要求，只有較高的剛性才能滿足于承受不斷的切削，從而保證切削的順利進行。由此可見選擇合適的刀具十分重要，一般情況下選用的是80℃以及35℃的等邊菱形涂層刀片。

刀具磨損將直接影響加工的質(zhì)量，阻礙加工效率的提高。由于切削力比較大，所以刀具有磨損是不可避免的，且磨損一般都呈現(xiàn)在后刀面上。在切削過程中，要不斷地對刀具進行觀察，掌握所使用刀具的磨損情況，控制在合理的刀具磨損限度，或者是磨鈍標準，避免刀具很快地被磨損而造成廢品。

一般在實際使用的過程中，觀察刀磨情況的方法主要有兩種。第一種方法就是直接觀察刀具的后刀面，特別是在使用刀具之前或者是休息空間，都要仔細觀察刀具特別后刀面的磨損程度，如果觀察到了后刀面存在十分嚴重的磨損痕跡，那么就要及時地修磨或者是直接換刀，刀具后刀面的磨損程度在涂層刀具的時候是比較容易觀察出來的。二是觀察所加工的零件的表面，在相同的切削條件下，如果切屑的形狀發(fā)生了很大的變化，比如說切削由長條狀的變成了短碎的甚至是碎屑類的，或者直接觀察切屑的顏色，如果從銀白色變成了黃色或者是黑色等，都表明刀具受到了嚴重的磨損。此外，還可以通過加工的聲音來進行判斷，當?shù)毒邲]有磨損，正常切削的時候，它所發(fā)出的聲音是比較柔和的，聽起來不是刺耳的，然而一旦刀具被磨損，那么切削所使用的力度就會增加，從而會引起機床的振動，振動之余還會產(chǎn)生很大的噪音及刺耳的響聲。

在實際的加工中，要不斷地積累不同的材料、不同的刀具之間的相對應磨損極限，從而制定一個參數(shù)。為了保證刀具的安全使用，以及提高加工的效率，避免由于刀具的磨損而影響加工的進程，磨損極限值取參數(shù)降低15%～20%。

2　切削用量的選擇

選擇好刀具之后，還要選擇合適的切削用量，這一點在斷續(xù)切削中具有很重要的作用，在數(shù)控機床的切削加工中，用Q表示單位時間內(nèi)金屬的切除量的生產(chǎn)率，它的主要公式就是：

Q≈υcfap

式中，Vc表示數(shù)控機床的切削速度，而f表示進給量，ap表示切削的深度。由此公式可以得出，Q與三者之間都是一種正比例關(guān)系，因此無論哪一項提高都可以直接提高加工的效率和生產(chǎn)率，然而在實際情況下，一般選擇車削用量三要素的完美結(jié)合，從而有利于保證和延長車刀的使用壽命。在對車削用量選擇的時候，一般要遵循一項基本原則，就是在保證車床剛度足夠的情況下，要盡可能地選擇比較大的切削深度；此外，在車床的實際動力以及剛度的范圍內(nèi)，以及滿足加工要求的前提下，所選擇的進給量要足夠大，然后在此基礎上最后確定所要使用的最佳的車削速度，在實際的加工過程中要不斷地檢驗數(shù)控機床的承受能力，當然也要檢驗刀具的承受能力，從而保證切削用量處于一種最佳的狀態(tài)，更好地對不規(guī)則的零件進行加工，保證加工效率和質(zhì)量。

在加工不規(guī)則的零件的時候，選擇合適的切削深度很重要，在粗略的車削的過程中，要盡可能地將所有的加工余量車削完，要盡量選擇剛性比較好的刀具，比如說山特維克可樂滿機夾式車刀，只有保證刀具以及車床的剛性，才能保證切削的質(zhì)量，每次切削的深度都要保持在兩到四毫米，在粗車之后要一次性使用精車，切掉所有的余量，提高加工的效率，節(jié)省時間，提高生產(chǎn)率。

選擇合適的進給量也十分重要，粗車以及精車有不同的要求，在精車的時候進給量要保持在0.05～0.2mm/r之間，而在粗車的時候就沒有那么精細的進給量了，一般都要考慮到車削力的影響，在保證加工工藝的強度以及剛度的基礎上，盡可能地選擇比較大的進給量，大致保持在0.3～0.5mm/r之間。

此外，還要選擇合適的車削速度，這個速度在精車以及粗車中也有不同的要求，在粗車的時候，選擇車削的速度一般要考慮深度以及進給量，在這個基礎上還要考慮刀具的壽命，從而確定所要使用的車削速度，粗車的時候根據(jù)綜合情況的要求，一般將速度控制在每分鐘90～110的速度，精車的時候速度要求更高，大致為130～160m/min。

最后還要確定加工輪架切削的參數(shù)，為了保證切削的質(zhì)量，保證其可以連續(xù)的進行斷續(xù)切削，保證其聲音的清脆以及快速的速度，一般選擇的是0.4mm/r的進給量、3mm的切削深度以及1300r/min的主軸轉(zhuǎn)速。

3　夾具設計

數(shù)控機床自帶的自定心卡盤裝夾并不能直接完成所有不規(guī)則零件的加工，而是需要根據(jù)具體的需求來制定和設計夾具，從而輔助裝夾的完成。一般來說，夾具的完成需要根據(jù)毛坯的具體形狀特征以及零件尺寸等種種要求來進行。

夾具的設計大體上可以分為三個步驟，首先，在制定的過程中，要根據(jù)毛坯的內(nèi)孔以及外圓的面作為定位基準，在這個基準上要加上一個孔，從而保證孔的軸線與主軸的軸線之間的垂直度為±0.1，在此基礎上將夾具與工件在銷子的作用下鏈接在一起，促進間隙之間的配合，還要用螺釘將銷子的另一頭進行固定，將銷子的尺寸誤差保持在合理的范圍之內(nèi)，從而保證毛坯的橫向位置，做好橫向定位之后，還要進行縱向定位，縱向定位主要要用到方形槽的尺寸，通過這個尺寸將毛坯的位置確定下來。其次，在設計夾具的過程中，夾具中心以及毛坯軸線之間的垂直問題是一個很重要的問題。傳統(tǒng)的加工方法比較落后，每一次旋轉(zhuǎn)都要打百分表，這樣就會直接浪費時間，降低了生產(chǎn)效率，加工效率比較慢，所以傳統(tǒng)的加工方法不利于不規(guī)則零件的大規(guī)模、批量生產(chǎn)和加工。為了保證這塊毛坯的加工順利進行，可以在彈簧以及定位板的輔助下，將其快速地定位，并在下夾具板上弄出一個槽，深度為4mm。再者，為了促進定位板以及槽之間的間隙配合，可以在定位板上設計一個較小的斜坡角，從而使定位板可以沿著導柱進行自由的滑動，如果在加工的過程中需要旋轉(zhuǎn)工件，那么此時就可以將螺釘打開，然后旋轉(zhuǎn)工件，將定位板壓在工件之下，然后在彈簧力的作用下，定力板又會自動歸回原位，此時秩序?qū)⒐ぜ崔D(zhuǎn)，與定位板僅僅貼在一起，然后將螺釘擰緊就可以將工件完全地進行定位，這也為后續(xù)的加工提供了保障和基礎。比如，以三根呈120度的方形塊構(gòu)成的毛坯為例，在加工的時候，必須要用夾具將其中的兩根進行固定，并讓第三根和主軸的軸線進行重合，由于毛坯本身是方形的，因此設計的夾具就要是方形槽，而不是圓形的。

4　基準的確定

不規(guī)則零件加工對尺寸以及形位、表面的粗糙程度等都有很高的精度要求，必須將精度控制在合理的范圍內(nèi)，才能保證零件的加工質(zhì)量。在加工的過程中還要促使三個轉(zhuǎn)輪與輪架的三叉軸合理的配合，由此可見促進不規(guī)則零件順利加工的關(guān)鍵就是合適的基準。為了保證加工的精度，保證加工的質(zhì)量，工件在夾具中必須有正確的位置，找好基準的定位，從而促進加工的順利進行。機械制造行業(yè)中對不規(guī)則零件的生產(chǎn)中，應用數(shù)控機床加工技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，還可以大大提高實際中的加工效率，使得加工工件的質(zhì)量精度有更好的保障。

5　工件裝夾找正

對夾具體進行找正是使用夾具體之前很重要的一個步驟，它直接關(guān)乎著裝配的精度，因此要精準地將誤差控制在合理的范圍之內(nèi)。首先，將夾具裝到自定心卡盤上，并且要合理控制夾具體的回轉(zhuǎn)軸線、以及車床主軸軸線的平行度，大致控制在0.01mm內(nèi)。其次，在將輪架的毛坯安裝到對應的夾具體上之后，還要對時用百分表，找出所對應的平行度。最后，調(diào)整位置度，平衡內(nèi)六角圓柱頭螺釘之間的壓力，并在加工的過程中不斷地調(diào)整，從而找到最精確、最佳的位置精度，以便保證零件加工的質(zhì)量。

6　加工輪架的注意事項

當輪架處于切削的狀態(tài)的時候，它所面臨的離心力是很大的，圓度誤差的產(chǎn)生也是經(jīng)常發(fā)生的，這種情況就要求加工者要隨時地對加工的具體情況進行觀察，在加工中間的休息時間，加工者要加強對工件的檢查，查看其夾緊力的變化，比如，在進行粗加工之后，要及時地查看螺釘?shù)乃删o度，在此基礎上才能為精加工打下堅實的基礎，此外，在對每一頭的軸進行加工的時候，都要注意用轉(zhuǎn)輪進行裝配，從而避免轉(zhuǎn)輪的空間深度及尺寸誤差造成的裝配不良，因此，每一頭加工完之后，都要將邊界的毛刺進行清除。

7　結(jié)語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，以及科技的進步，數(shù)控機床技術(shù)也有了迅猛的發(fā)展，它在工業(yè)制造行業(yè)扮演著重要的角色，是不可缺少的生產(chǎn)工具。它具有很多優(yōu)勢，相對于傳統(tǒng)的加工工具，它在加工不規(guī)則零件的時候有明顯的優(yōu)越性，可以提高加工的

效率，進行大批量生產(chǎn)，還可以保證加工材料的質(zhì)量，但是在利用數(shù)控機床對不規(guī)則的零件進行加工的時候，必須選擇合適的刀具、確定基準，找正工件裝夾、選擇合適的切削量、設計合適的夾具體等，從而保證其正常、順利地加工不規(guī)則的毛坯，將其制成高質(zhì)量的材料。

參考文獻

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Machining Processing Analysis of CNC Machine tools Based on Irregular Parts

CHEN Feng-guang
（Power Technology College，Liuzhou Railway Vocational and Technical College，Liuzhou，Guangxi 545616，China）

Abstract：With the development of economy，CNC machine tool technology has developed rapidly，the CNC machine tool occupies an important position in the production of parts，its use has greatly improved the machining accuracy and machining efficiency.The processing of irregular parts primarily involves tool selection，cutting amount，choice of fixture，datum and clamping，processing of wheel frame，the choice and determination guarantee the smooth processing.

Key words:CNC machine tools；irregular parts；processing technology

中圖分類號：TG519.1

文獻標識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）05-0056-02

收稿日期：2016-04-27

作者簡介：陳鳳光（1963-），女，大學本科，副教授，車工技師，主要研究方向：機械制造技術(shù)及高職教育管理。