关于机加工艺参数细化的探讨

史红艳， 郑秀琦， 魏垣伟， 武 德

（山西北方机械制造有限责任公司， 山西 太原 030009）

引言

目前，国内大多数工艺规程中不涉及任何工艺参数，已不能适应先进设备、人员技术水平日益变化的需求，不能有效地指导工人操作。操作人员更换时，由于对加工设备与零件不熟悉，须重新选配刀具、摸索工艺参数，不利于保证产品质量，此外，工时定额人员制定工时无可靠依据，影响制造成本准确核算[1]。针对此状况，以某产品典型零件为示范，研究加工工艺参数，以改善目前存在的问题，同时为工艺CAPP的建设提供基础工艺设计、工艺数据等可靠的数据库支撑，为公司信息化建设奠定基础。

1 切削用量的选择原则

合理的切削用量是指刀具切削性能和机床动力性能得到充分发挥，在保证质量的前提下，获得高生产率和低加工成本的切削用量，因此在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。

粗加工采用较低的转速、较大的吃刀量、较大的进给量来保证较高的材料去除率；在半精加工及精加工时采用较高的转速、较低的吃刀量、较小的进给量保证产品的尺寸精度及粗糙度。

2 切削参数确定的方法

1）查表法。确定切削参数时，按照目前的生产条件，通过在相关工具书及切削参数手册上进行查表，确定切削参数。

2）实验法。按照实验方法将确定的几组数据分别进行试验，依据技术指标要求，通过对试验结果的对比，确定切削参数。

3）理论计算法。根据相关切削加工理论及计算公式计算得出参考值。

3 切削参数的确定流程

通过手册推荐数据（查表法）与现场采集数据进行比较的方式，综合应用上述三种方法来确定切削参数（见图1）。

图1 切削参数确定流程图

当手册推荐数据与现场采集数据两者一致时，将切削参数直接纳入工艺；当两者不同时，将通过理论计算法得出一组数据与现场采集数据比较，当两者相同时，将切削参数纳入工艺，当两者不同时，采用实验法来确定切削参数[2]。

通过项目组将手册数据与经验数据对比发现，两者基本一致的切削参数占比达到95%以上，部分切削参数需要通过实验法和理论计算法来确定。

4 切削参数的主要工作

4.1 为方便工艺参数收集

4.1.1 工艺参数细化数据记录表

1）工艺参数细化数据记录表与工艺参数与机加工序内容相结合。

2）从现场采集数据、手册推荐数据、实验数据等三方面对数据进行采集；可以对数据进行直观比较，便于观察。

3）记录表明确对刀具材料情况采集，弥补了传统仅反映刀具结构而忽视刀具材料的缺陷。

4）记录表从工艺的第一层级——工步开始进行采集，明确了零件名称、代号、工序号、工序名称、工步内容、加工余量，表面粗糙度等要求，增加了数据采集量。

5）数据采集涵盖了主轴转速（切削速度）、进给量、切削深度、走刀次数、加工长度、加工精度、生产工时、辅助工时等10方面的数据。

4.1.2 新机加工艺规程卡片

结合工厂现用的工艺卡片内容，提出对机械加工工序卡片（包括数控工序卡片）部分内容进行完善的项目：一是在“机械加工工序卡片”中新增“主轴转速（切削速度）、进给速度、切削深度、进给次数”等工艺参数项；二是在“数控工序的工序卡片”中新增“刀具规格、主轴转速、（切削速度）、进给速度、切削深度、进给次数”等工艺参数项。

4.2 切削参数的收集整理

4.2.1 完成零件经验数据的收集

跟踪生产，采集记录实际操作工艺参数数据，包括主轴转速、切削速度、进给速度（进给量）、切削深度、走刀次数等，为工艺参数计算、确定及细化提供可靠依据。

4.2.2 查阅资料

查阅各种手册及各种设备资料，根据车削、铣削、镗削等不同切削方式；依据材料、热处理状态、刀具材料、表面粗糙度、切削液等查找推荐的经验切削要素，获取经验切削要素。

4.3 重点工序切削参数的计算、校核

结合刀具材料、刀具角度、刀具寿命及工件材料、强度、硬度等条件进行切削速度、切削力等的理论计算，并根据实际加工条件，合理选择修正系数，通过参数计算法来对经验数据进行校核，确定最佳切削参数，并进行实际验证，确认参数的最佳组合，纳入工艺规程。

4.4 DOE实验验证

针对零件材料特征，在数控切削条件下，利用正交试验的方法研究在车、铣、磨等加工过程中涉及的有关参数问题，发挥设备、刀具材料、冷却液较佳的组合就能获取最佳工艺参数，达到提高加工质量、降低生产成本之目的。

4.5 切削参数数据库的创建

1）应用office access软件建立火炮典型零件切削工艺参数数据库，切削参数主要包括主轴转速、切削速度、进给量、切削深度、走刀次数。

2）建立了数据查询、录入窗体，通过目标查询，可生成报表。

3）完成了身管、炮尾、闩体、炮口制退器、复进筒、节制杆六种零件部分切削工艺参数的录入，共生成车削、铣削、磨削、深孔镗削等7个工种的230条的切削参数数据。

4）切削参数数据库作用：通过建立切削参数数据库，提升了火炮加工的传承能力，形成典型零件的工艺参数模板；细化工艺，规范操作，提高了工艺文件的可指导性及零件加工一致性[3]。

4.6 工艺CAPP的设计

1）建立结构树，利用已与CAPP软件链接的“机加基础数据库”已形成的成果，比如设备库、刀具库、夹具库的相关数据，结合新设计的工艺规程卡片，完成零件的CAPP设计。

2）对零件电子版工艺文件中所有尺寸的公差数值化，在工艺内容及工艺附图上标注了具体偏差值，比如长度尺寸未注公差、角度尺寸未注公差等。

3）查阅刀具资料，生产现场调研，细化了刀具种类及材料、涉及数控刀具，在新设计工艺规程卡片里注明刀具牌号、设备名称、设备型号等。

4）工艺规程CAPP设计便于统一管理，资源共享，便于修改、查阅等，为典型工艺规程的设计奠定基础。

5 结语

工艺参数是一项严谨、细致、繁琐的工作，随着数控化技术的进步，需要科学制定详实的工艺参数，应用office access软件建立参数数据库，并与CAPP工艺设计、机加基础数据库等链接，完成新型的工艺规程，以指导生产，便于加工制造规范操作，提高加工质量的一致性与生产效率。