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車床傳統加工工藝在數控車加工（gōng）中的實現及優（yōu）化（huà）分析

2019-7-5 來源（yuán）：杭州市臨平職業高級（jí）中學作者：屈政偉

摘　要：當前，數控車加工逐漸呈現出科學（xué）性、集成性（xìng）以及多元性，對（duì）車床加工工（gōng）藝的（de）要求也更為嚴格（gé）。在這一背（bèi）景下，圍繞數控車加工與車床傳統加工工藝的結合問（wèn）題展開分析與（yǔ）研（yán）究，並（bìng）提出了優化車床加工工藝的相（xiàng）關建議。

關鍵詞：數控（kòng）車車床（chuáng）加工優化

數控即數字控製技（jì）術，是指在數字化（huà）信號（hào）輔助下對設備運行、加工過程進行全麵控製（zhì）的一種（zhǒng）自動（dòng）化技術。數控車床在數控技術輔助下，根據事先編製數控程序（xù），對工件進行自動且高效加工處理，具有高度自動化、精確（què）性的特點，在（zài）現（xiàn）代機械製造業中具有非常重要的應用價值與（yǔ）潛力。尤其在當前機械製造產業呈現出集（jí）成化、智（zhì）能化發展趨勢的背景下，如何在數控車床加工中融入傳統車（chē）床加工工藝，以改進加工流程與方法，已成為業內人士高度重視的一項課題。已有大量研究表明，數控（kòng）車床可以以數控（kòng）技術以及數控程序為引導，將已經編製好的數控程序引入加工過程中，提高機械（xiè）零部件加工中數控設備的運行（háng）效率，這成為整個機械製（zhì）造工藝發展的主流趨勢之一。本文即圍繞車床傳統加工工（gōng）藝在數（shù）控車加工中的（de）實現（xiàn）及其優化措施（shī）展開分析與探討。

1　、短軸零（líng）件連（lián）續（xù）加工

在機械加工領域操作實踐中，短軸類零件具有較大的尺（chǐ）寸，有良好的剛性，但自身軸向尺寸較大（dà）。在（zài）短軸（zhóu）類零件的製作（zuò）加工中（zhōng），進行批量生（shēng）產，但生產中所（suǒ）選用的毛坯料以長料為主（zhǔ），必須經過處（chù）理後方可作為毛坯使用。針對這一問題，在車床傳統加工工藝中所采（cǎi）取的方法是：將長毛坯料伸出卡盤 100 ～ 200mm，以實現一次性裝夾，連續加工多個（gè）零件，通過此種方式來促進短（duǎn）軸類零件加工生產效（xiào）率（lǜ）的提升。而（ér）從數控加工的角度來說（shuō），為實現對多（duō）個短軸類零件的連續性加工作業，可以借助子程序調用的方式實現。在數控編程中（zhōng），通過 G54 ～ G59 實現對短軸（zhóu）類工件（jiàn）坐標係的設置，在 X 軸上取值完全一致，在 Z 軸上取值有一定調整，以待加工（gōng）短軸類零件工（gōng）件長度、斷麵切削餘量以及切斷刀寬的綜合作為 Z 軸相（xiàng）差值。換言之，假定長毛坯料伸出卡盤的長度足夠，很容易實現對多個短軸類零件的連續加工作（zuò）業。

2、梯形螺（luó）紋工藝（yì）加工

在數控機（jī）械（xiè）操作實（shí）踐中，針對（duì）梯形（xíng）螺紋的加（jiā）工是較常涉及的問題之一。梯形螺紋加工深度較（jiào）深，在普通車床加工中為了完成加工作業，常常需要采取借刀的工藝方案。換言之（zhī），在螺紋加工深度相同的情況下，借助於小（xiǎo）拖板對前後位置（zhì）進行合理調節（jiē），以確保機床螺紋刀（dāo）以單（dān）麵方式進行切削，減少了切（qiē）削加工過程中所承受作用力，確保加工作業的順（shùn）利完成。而在（zài）數控車床輔助下，完全可以通過數控編程的方式（shì）提前完成對小拖（tuō）板位置（zhì）的調節工作，以達到提高整個梯形螺紋部件加工精度與自動化水平的目（mù）的。需要特（tè）別注意的是，在對（duì）梯形螺紋進行加工的過（guò）程中，加工螺紋借（jiè）刀程序會反（fǎn）複運行，直至達到最終螺紋加（jiā）工深度。在其後多個（gè）步驟的借刀過程中，借刀所需距離不斷降低，此種方式能夠避免在數控加工過程中梯形螺紋出現（xiàn）過切問題，進而影響整體加工效果。

3、連續（xù）走刀自動加工

在機械零（líng）部件（jiàn）生產製造（zào）加工技術水平不（bú）斷提升的背景下，自動化（huà）加工形式開始投入生產實（shí）踐（jiàn）中。在這一背景下，實現“借刀”的最終目的在於連續性走刀加（jiā）工。在數控程序的輔助下，幫助車床實現連續性走刀，同時實現 2 軸（zhóu）聯動運（yùn）行的效果，並以（yǐ）此種方式完（wán）成軸類機械零件（jiàn）中圓弧以及錐度等特殊形狀的加工作（zuò）業。這一（yī）特點在任何一軸類零件數控（kòng）車床加工中均有著非常廣泛的應用價值。通過數（shù）控車床連續性走刀的方式，完成對軸類零件倒角、端麵、外徑的連續性走刀切削（xuē）作業，從而達到提高數控機械零部件加工效率，改善表麵加工質量水平的目的。某零件如圖 1所示，在普通車床傳（chuán）統加工過程中，其遵循的工藝流程（chéng）為：一是先左端加工：車端麵→粗（cū）車外圓至標準尺寸→精車外圓至標準尺寸（重複上述操作直至圓料尺寸達到設計標準）→倒角→去除毛刺；二是掉頭裝夾直徑 38mm 的外圓，加工右端：粗（cū）車外圓（yuán）至標準尺寸→精車外圓至標準尺（chǐ）寸→切槽→倒角→去除毛刺→螺紋加工。

圖 1　某毛坯圓件加工尺（chǐ）寸（cùn）示意圖

結合圖 1 來看，在普通車床加工工藝技術處理下，被（bèi）加工零部件表麵（miàn）可能產（chǎn）生一定毛刺，其主要原因是：倒角放在車外圓後（hòu），該工序中工件（jiàn）持（chí）續受到（dào）刀具（jù）作用力（lì）擠（jǐ）壓，導致（zhì）精車（chē）後被加工部（bù）件右端產生一定毛刺，因此必須在退刀後增加去（qù）除毛刺這一處理工序。

而在（zài）數控車床加工技術的輔（fǔ）助下，可以（yǐ）通過連續走刀（dāo）的方式來避免該問題，這樣既可提高加（jiā）工質（zhì）量，還能夠減少毛刺產生的風險，省（shěng）略毛刺去除工藝，以達到降低成本、提高生產效率的目的。在（zài）數控機床生產過程中，需要特別注意在外圓加（jiā）工環節，考慮到加工過程中受到外（wài）圓連續走（zǒu）刀以及（jí）倒角因素的影響，材料全部被擠（jǐ）至後方，人們（men）必（bì）須采（cǎi）取相（xiàng）關措施，以預防零件加工表麵（miàn）出現毛刺問題。

4、薄壁筒形（xíng）零件加工

以某高硬度薄壁筒形（xíng）零件加工為例，該零件主（zhǔ）要構成包括台階孔、螺紋以及圓角，結構（gòu）尺（chǐ）寸（cùn）如圖（tú） 2 所示。零件材料選型為 30Cr Mn Si A 高（gāo）強度鋼材，原（yuán）材料（liào）壁厚（hòu）為1.5 ～ 2.0mm，硬度為 HRC50 ～ 55。

圖（tú） 2　某高硬度（dù）薄壁筒形零件結構尺寸

零件加工（gōng）過程中加工工藝設計應用存在的最大（dà）難點在於：內孔斷續加工且（qiě）深度較淺，最薄部位壁厚（hòu）僅（jǐn）為 1.5mm左右，零件經淬火（huǒ）處理後進行加工，剛性不足且排屑難度大（dà），不但無法保障加工零件的（de）質（zhì）量與圓度，而（ér）且極易發生變形問題。這些加工難點的存在，使得加工過程中刀（dāo）具選擇、加工（gōng）工藝路線安排、工藝裝夾（jiá）方式（shì）確（què）定等成為該零件（jiàn）是否合格的關鍵。

通過上（shàng）述分析，在數控車床應用傳統車床加（jiā）工工藝的背景下，針（zhēn）對該高硬度薄壁筒形零件所製定的加（jiā）工工藝流程如下。

第一步，下料；第二步，退火；第三步，普通車床粗（cū）加（jiā）工該零件（jiàn）外圓以及平端麵，鑽截（jié）麵為 58.00mm 通（tōng）孔並確保所（suǒ）加工零（líng）件軸線（xiàn）與兩側外圓斷麵（miàn）保持垂直狀態（tài）；第四步，數控車床粗加工該零件內型、外型以及兩側端麵，確保與零件軸線保持垂直狀態。同時，加工過程中針對內型、外型（xíng）分別保留 1.0mm 餘量，以最大（dà）限度地確保經淬火處理後零件硬度符（fú）合設計要求。第五步，熱（rè）處理淬（cuì）火HRC50 ～ 55；第六步，側麵鑽孔，鑽孔截麵為 3.2mm；第七步，對零件右端進行精加工處（chù）理，精車內孔與螺紋，同時半精車外圓尺寸至 69.4mm（此（cǐ）環節加工作業中需要（yào）為薄壁筒形零件最（zuì）終精加工成型預留 0.2mm 的精車餘量），長度為 66.00mm，並（bìng）保證下道工序加工其他界麵內孔（kǒng）時能夠與螺紋保持良好的同軸關係；第八步，對零件左端（duān）進行精加工處理，精（jīng）車內控與螺紋，同時半精車外圓尺寸至 69．4mm（為零件最（zuì）終加工留出 0.2mm 的精車餘（yú）量），長度為 66.00mm，並保證下道工序加（jiā）工其他界麵（miàn）內孔時能夠與螺紋保持良好的同軸關係；第九步，精車外圓，通過精車外圓至截麵69.0mm 即可。

5、結語

結合以往（wǎng）工程實踐經驗來看，在機械加工過程中，加工工藝是關（guān）鍵（jiàn）技術之一。隨著數控加工技術的（de）發展，數控程（chéng）序操作指令必須（xū）麵向車床加工工藝提供服務與支持。在現代化數控技（jì）術的輔助下，人們必須調整與改進車床傳統加工工藝，以（yǐ）編製出合理、質量高且生產成本低的數控加工程序。本文即結合數控加（jiā）工領域中較為常見的梯形螺紋加工、短軸類零件加工、連續走刀（dāo）自動加工以及薄壁筒形零件加工等實例，分析數控編程輔助下將數控車加工技術與傳（chuán）統車床加工工藝相結合的技術方（fāng）案，並探討了改進傳統車床加工工藝的措施與要點，望能（néng）夠引起業內（nèi）重視（shì）。

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