浅析数控轴类零件加工工艺设计

张净 王海彬

摘要：随着人类生活水平的日益提高，在人们生活中，机电设备的使用量越来越多。各类高精密机械零件仅仅靠传统的加工方式进行加工是远远无法满足时代发展的需求的。因此，世界上的一些先进的国家便开始进行这方面的研究。在二十世纪中叶，美国科学家便宣布了数控机床的研发成功，随后对数控机床进行不断的完善，当今数控机床在工业生产的过程中已经起到了不可替代的作用。

关键词：数控机床；轴类零件；加工工艺

1、数控机床概述

1.1数控机床的产生和发展

数控机床起源于1952年，是由美国麻省理工大学研制的，而我国进行数控技术的研发稍晚，大体可以分为以下四个阶段：第一阶段是1958年到20世纪60年代中期，数控技术开始研发阶段；第二阶段是20世纪60年代中期至70年代，我国数控技术逐步成熟并开始在一些领得到应用；第三阶段是20世纪70年代到80年代，通过引进国外先进国家的数控技术，并加以消化和改进，我国的数控技术得到了进一步的提高；第四阶段是20世纪90年代至今，数控技术的质量和种类有了新的发展。但是我们需要注意一点，我国的数控机床仍比较低端，大部分的高端数控机床仍需要从国外进口，进行高端数控机床的研究成为了急需解决的问题。相较于传统的普通机床，数控机床在结构上减少了齿轮、轴类零件、轴承的数量，具有更好的可操作性。

1.2数控机床的使用范围

现阶段，数控机床被广泛的应用于诸多领域，可以通过编程的方式对各种机械零部件进行加工，具有更好的适用性与实用性，但因为生产成本相对较高，所以其使用范围受到了一定的限制，具体的使用范围如下所示：加工精度要求高，形状结构复杂的零件；严格按照既定标准、尺寸加工设计的零件；价值相对较高的零件。相对于传统的普通车床，数控机床具有更高精度，运行状态稳定、生产效率高、工作条件好等优点，而且数控机床在复杂零件的批量生产上，具有着更为突出优势，可以明显的降低加工费用，取得更高的收益。

1.3数控机床的发展方向

1.3.1高速化

近年来，我国迎来了机械制造业的春天，机械制造业得到了前所未有的发展，而作为机械制造不可缺少的工具，机床行业也保持着较快的增长速度，这其中数控机床成为了主要的增长点，不同领域对数控机床的要求不同，这就需要数控机床的研发速度跟的上行业的需求变化，比如航空领域的数控机床需要速度快、精密度高，电力行业的数控机床需要刚性高、大扭矩，而汽车行业需要用于生产线的专用机床。

1.3.2高精度化

在我国制造业技术革新速度不断加快的背景下，我国的机械制造业正朝着高质量、高精度、高效率的方向发展。而近年来，我国对高端精密加工设备的需求量逐渐增大，尤其是高端的数控机床。数控机床需要向高精度的方向发展，通过各种热变形、运动精度、补偿的研究，使数控机床具有更高的精度，可见，低端数控机床的市场需求量会逐渐的变小。

1.3.3智能化

数控机床的智能化是目前较为热门的话题，也是未来的一个重要发展方向，智能化可以为用户制定更为系统和个性化的解决方案。

1.3.4大型化和微型化

随着高精密产业的发展，数控机床的优势凸显出来，而且正向极端化的方向发展，更能适应我国大型机械的发展要求，而且能够保证较高的精度。大型数控机床可以用于航空航天、半导体等零件的加工，而微型化的数控机床可用于微小尺寸和微纳米级的加工需要。

1.3.5网络化

在计算机和互联网技术不断完善的背景下，数控机床的网络化成为了必然的发展方向，其可以实现数据参数共享、交流，便于对机床的运行状态进行远程监控。

1.3.6绿色化

目前我国正处于环境问题比较突出的阶段，各种自然灾害频发，已经影响到区域的生态安全和可持续发展。在数控机床的生产过程中，需要消耗大量的能源和资源，而随着人们对环境问题越来越重视，各种环保车床被研发出来，并取得了不错的效果，绿色制造是未来制造业的发展发现，而节能环保的数控机床才能在激烈的竞争中保持优势地位。

2、典型轴类零件的加工工艺

2.1轴类零件的功用、结构特点

轴类零件是比较常见的机械零件，在整个机械行业制品中所占的比例很大，应用很广泛。按机构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴等。轴类零件在机械中承担着于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩的作用。

2.2轴类零件的一般加工要求及方法

轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动率和经济效益。尽管任一零件都有着多种的加工方法，但无论如何选择都需要遵循一定的规律：首先要对零件图进行分析，研究零件结构的特点、精度、材质等要求；其次，根据实际的条件确定合理的工艺规程。

2.3轴类零件加工的工艺路线

一般的零件加工工艺路线为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工（对不需提高硬度部分）→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。

3、轴类零件的加工

3.1轴类零件的分类

轴类零件是常用的设备零件，应用于各类的机械制造产品中。按照大小可以分為大型、中型与小型轴类零件；按照作用可分为普通与高精度型轴类零件；按作用还可以将轴类分为主轴与传动轴类零件。

3.2轴类零件的加工路线

轴类零件在进行加工之前，应根据轴类零件的具体外形设计其加工的具体流程。一般是先根据轴类零件的图样分析，选择毛坯的材料及尺寸；然后根据轴类零件外形的一些特殊位置设计一条合理的加工路线，再根据加工路线进行加工，最终实现轴类零件的批量生产。

3.3轴类零件加工步骤设计

轴类零件在进行加工设计的过程中一般采用以下的工艺流程：下料确定毛坯；热处理降低工件材料硬度；粗加工成型并留精加工余量；进行半精细加工后，再对材料进行表面热处理，提升零件的综合机械性能；将加工的材料进行除刺打磨，進过时效处理，经精磨加工后获得成品。

3.4数控机床加工刀具与切削量的选择

刀具是整个加工的过程中起着至关重要的作用。在使用数控机床加工的轴类零件时，需要根据相关零件的形状、精密度等问题进行刀具的选择。在进行加工的过程中还需要考虑加工材料的强度与硬度，进而保证在加工的过程中，不会因为刀具本身的材质，影响切削的效果[4]。同时在进行加工方案的设计过程中，应该秉持尽量减少切削余量，提升工作的质量的原则进行加工，在不影响工程质量的基础上，最大程度地降低材料与生产工时的浪费。切削用量的选择，在粗车时，选择大切深、大进给、低切削速度提高生产效率；在精车时，采用小切深、小进给、高转速提高产品质量。

3.5编写轴类零件加工的控制程序

加工程序的编写是整个技工操作的核心，数控机床是由电脑程序进行控制机床操作。在整个数控机床的运行过程中需要有良好的程序控制。若要写出高效实用性强的程序，就应该熟悉数控机床的基础构造以及被制造的轴类零件的构造。同时编写的程序还能经过对机床当前的运行状态进行检验，保障了生产轴类零件的质量。

4、结束语

综上所述，随着科学生产力的提高，数控机床加工技术已经成为当下我国机械零件制造的重要保障。目前我们主要使用数控机床进行机械高精密零件的制造，但我国的数控机床技术还无法完全满足时代的需求。我们对数控机床技术还在进行着不断的研究，相信在未来，数控机床加工技术必定会更加先进，为保证我国经济的高速发展提供技术上的支持。

参考文献

[1]王小翠，李蔚，侯志敏.细长轴车削用量优化与加工变形差补偿技术的研究[J].制造技术与机床.2007（10）

[2]陈坚.数控车削加工高精度圆弧[J].林业机械与木工设备.2009（12）

[3]周翀.基于环体机械零件加工工艺技术改进与夹具设计分析探讨[J].广东建材.2009（08）

（作者单位：1.沈阳金博气体压缩机制造有限公司；2.沈阳贵翔机械制造有限公司）