数控机床加工工艺技术分析

胡吉成

（荆州理工职业学院，湖北 荆州 434000）

数控机床加工工艺技术分析

胡吉成

（荆州理工职业学院，湖北 荆州 434000）

文章在对数控技术和发展趋势的分析，对基础数控加工工艺的介绍，数控机床技术上的指导，对数控机床再加工零件中的所遇到问题加以解释。在此基础上，提出了数控机床发展的趋势。

数控机床；加工工艺；车孔

数控机床作为当今使用最广泛的数控技术之一，主要用于加工轴类、盘套类等回转体零件，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并进行切槽、钻、扩、铰孔等工作，而近年来研制出的数控车削中心和数控车铣中心，使得在一次装夹中可以完成更多得加工工序，提高了加工质量和生产效率，因此特别适宜复杂形状的回转体零件的加工。为此，结合中国的实际情况，文章按照以下逻辑展开分析论述。

1 数控机床的组成及工艺分析

（1）数控机床组成。数控机床由床身、主轴箱、刀架进给系统、冷却润滑系统及数控系统组成。与普通机床所不同的是数控机床的进给系统与普通机床有质的区别，它没有传统的走刀箱、溜板箱和挂轮架，而是直接用伺服电机或步进电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀具，实现进给运动。数控系统由NC单元及输入输出模块，操作面板组成。

由于要实现CNC，因此，数控机床要有CNC装置电器控制和CRT操作面板。使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序;然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。

（2）零件设计。薄壁加工比较困难，尤其是内孔的加工，由于在切削过程中，薄壁受切削力的作用，容易产生变形。从而导致出现椭圆或中间小、两头大的“腰形”现象。另外薄壁套管由于加工时散热性差，极易产生热变形，使尺寸和形位误差。达不到图纸要求，需解决的重要问题，是如何减小切削力对工件变形的影响。薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。可利用数控机床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度,为今后更好地加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。根据提供的技术要求，工件采用无缝钢管进行加工，内孔和外壁的表面粗糙度为Ra1.6，用车削即可达到。但内孔的圆柱度为0.03对于薄壁零件来讲要求比较高，在批量生产中，工艺路线大致为：下料—热处理—车端面—车外圆—车内孔—质检。前面所述，薄壁件加工特点得知“内孔加工”工序是质量控制的关键。我们抛开外圆，薄壁套管就内孔切削就难保证0.03mm的圆柱，经过我们多次加工和实验，采用刀具新磨法，较好地解决了这一问题材。

（3）关键技术。关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。增加内孔车刀的刚性，我采取了以下措施。尽量增加刀柄的截面积，通常内孔车刀的刀尖位于刀柄的上面，这样刀柄的截面积较少，还不到孔截面积的1/4，若使内孔车刀的刀尖位于刀柄的中心线上，那么刀柄在孔中的截面积可大大地增加。刀柄伸出长度尽能做到同加工工件长度长5～8mm，以增加车刀刀柄刚性，减小切削过程中的振动。

（4）排屑问题。主要控制切削流出方向，粗车刀要求切屑流向待加工表面为此。采用正刃倾角的内孔车刀，精车时，要求切屑流向向心倾前排屑因此磨刀时要注意切削刃的磨削方向，要向前沿倾圆弧的排屑方法，如精车刀合金用YA6，目前的M类型，它的抗弯强度、耐磨、冲击韧度以及与钢的抗粘和温度都较好。刃磨时前角磨以圆以圆弧状角度10～15°后角根据加工圆弧离壁0.5～0.8mm（刀具底线顺弧度），c切削刃角k向为§0.5～1为沿切屑刃；修光刃为R1～1.5副后角磨成7～8°为适内刃的A～A点磨成圆向外排屑。

2 数控机床工艺加工分析

加工前必须要做一件护轴，护轴主要目的是把车好的薄壁套内孔以原尺寸套住，用前后顶尖固定使它在不变形的情况下加工外圆，保持外圆加工质量、精度。所以，护轴的加工对加工薄壁套管的工序是关键环节。加工护轴毛胚用45#碳结构圆钢；车端面、开两头B型顶尖孔，粗车外圆，留余量1mm。经热处理调质定形、再精车留0.2mm余量研磨。重新热处理碎火表面，硬度HRC50，再经外圆磨床磨成精度达要求，完工后待用。车刀采用C620，首先把前顶尖放进主轴锥位固定，为防止夹薄壁套时的工件变形，增加一个开环厚套。为保持批量生产，薄壁套管外圆的一头经加工为统一尺寸d，t的尺是轴向夹位，个薄壁套管压紧，提高车内孔时的质量，保持尺寸。

用自动定心三爪卡盘将工件夹牢，车端面，粗车内圆。留余量0.1～0.2mm精车，换上精车刀把要切削余量加工到护轴满足粗糙度的要求。卸下内孔车刀，插入护轴至前顶尖，用尾座顶尖按长度要求夹紧，换外圆车刀粗车外圆，再精车达图纸要求。经检验合格，用切断刀按长度要求尺寸切断。为使工件断开时的切口平整，刀刃口要斜磨，使工件端面平整；护轴磨小的一段就是为了切断留有空隙而磨小，护轴为减少工件变形，防止振动，以及切断时掉下碰伤原故。

以上方法加工薄壁套管，解决了变形造成尺寸误差和形状误差的问题，实践证明加工效率较高、较快。易于操作，并且适合加工较长的薄壁零件，尺寸易掌握，次性完工，批量生产也较实际。

3 结论及发展趋势

通过机床结构优化、制造和装配的精化，数控系统和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等，从而提高机床加工的几何精度、运动精度，减少形位误差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，从1960～2010年50年内提升100倍。目前，精密数控机床的重复定位精度可以达到1μm，进入亚微米超精加工时代。

技术集成和技术复合是数控机床技术最活跃的发展趋势之一，如工序复合型（车、铣、钻、镗、磨、齿轮）加工技术复合，跨加工类别技术复合（金切与激光、冲压与激光、金属烧结与镜面切削复合）等。目前已由机加工复合发展到非机加工复合，进而发展到零件制造和管理信息及应用软件的兼容，目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集约化管理。技术集成和复合形成了新一类机床为复合加工机床，并呈现出复合机床多样性的创新结构。

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，湖北荆州人，大学本科，讲师，主要研究方向：机械设计。