数控车削金属零件的加工工艺研究

李方显

（蚌埠科技工程学校，安徽 蚌埠 233000）

为了进一步解放生产力，推动国家工业水平的进一步提高，对于数控技术的研究不断深入，数控车床的应用也日益广泛。对机床性能加以开发，将数控技术融入传统加工工艺中，对于我国制造业的发展有十分重大的意义。数控技术以数字技术、信息技术、计算机技术、智能控制技术为基础，对构件加工过程实现精确的自动化控制，从而提高加工质量和加工效率。

1 数控技术的发展应用现状

1.1 挑战

目前，在数控技术的发展和应用当中，面临着一定的挑战。在数控技术下，车削金属零件的加工工艺过程复杂程度将进一步提高，不但需要对相关程序进行编写，还必须对加工精确度进行保障。这些传统的数控车床，虽然在工作中也能够对一些加工问题进行解决，但是对于企业加工制造的现代化发展，仍无法提供有力的支持[1]。为此，企业要想取得更大的竞争力，应当注重对数控车床加以改进，对金属零件加工程序进行简化。

1.2 机遇

在当前制造业快速发展的背景下，车削金属件加工也拥有了更好的发展机遇，同时有着更为广阔的发展前景。通过利用计算机操控加工过程，节省了大量的人力资源。由于当前社会中加工人才数量较少，高水平、高技术的专业人才更是十分缺乏，因而很多企业对于数控技术更加倾向于对数控技术的引入，应用数控车床完成加工作业，利用机器加工替代人工加工，在人力成本方面实现了有效的降低。另外，数控车床加工效率更快，能增加金属零件产量，同时也可提高配件质量，对数控车床行业发展也有促进作用[2]。

2 数控车削金属件加工工艺设计

2.1 数控加工工艺原则

数控车削金属件加工中，需要遵循精细化、耐用性等原则。对配合件的制作，必须满足精细的原则，加工配合件之前，就需要对配合件基本情况加以了解，在粗略知晓的基础上，进行系统化的详细分析，进而在此基础上，对详细的计划加以制定，做好各个方面的分工配合。例如，对金属零件进行加工之前，要先对配合件大概形状加以构想，然后绘制图纸，对配合件外形进一步明确。使用测量尺精确测量，明确配合件各方面参数，进而对相应的数控加工程序加以编制。利用数控车床完成精细加工，进一步提高配合件的精准度。再进行相应的设计，将相关程序输入计算机，数控车床自动切割打磨，进而得到需要的配合件加工成品[3]。为保证耐用性，中调要关注材料的选择，保证所选材料质量性能优异。材料强度将会直接影响配合件的耐用性，不过由于耐用原则相对比较容易实现，所以对于加工工艺方面并没有太高的要求。

2.2 数控加工工艺流程

数控加工的工艺流程方面，数控车削金属零件加工中，首要的流程就是总体分析，做好前期准备工作。综合分析材料、精度、尺寸等工件各个方面的要求，进而对切削、刀具、步骤等主要的要素加以确定，明确工具量具应用情况，以实际情况为基础，选择最为合适的数控车床。然后进行详细的工艺分析，主要针对被加工金属零件土样的分析，对加工内容、技术要求等加以明确，在此基础上，确定方案，完成凌家加工，制定工艺路线，完成数控加工。具体内容主要是对工序的划分，对加工顺序的安排，以及和传统工序的衔接等。设计数控加工的工序，划分工步，选择夹具，定位零件，对刀具和切削量加以确定。调整数控加工的程序，对相应刀点准确确定，路线和补偿也要清楚。

3 实际应用案例分析

3.1 样图分析

以典型数控车削金属件为例，其包括了两个部分，分别称为工件1和工件2。在工件1和工件2的配合中，可采取两种不同的配合方法，一种方法是采取M30×1.5的内外螺纹配合方式；另一种方法是采取工件1的φ22、R20内孔和工件2的φ22、R20外圆相配合的方式，并且对φ22孔轴配合采取的是间隙配合方式。对于加工精度具有比较高的要求，并且在两种配合方式中，对于总长都有一定的规定。工件1左端的构成，包括了φ48的外圆、椭圆、抛物线，对外圆有很高的精度要求。加工中采用35°外圆菱形刀，粗加工S800、F150，精加工S1500、F100。使用R2球头道，加工抛物线、椭圆等，注意将不良的影响消除。右端40°梯形槽，以及槽底均使用R3圆弧连接，加工中使用切槽刀，确保尺寸合格。加工工件2外轮廓的过程中，对M30×1.5的内外螺纹配合现行加工，将两个加工好的工件旋在一起，然后加工外轮廓，确保尺寸合格。

3.2 工艺确定

加工中，对卡盘使用三爪夹紧，同时完成定位，使用的是毛坯棒料，将工件零点，在工件中选取位置，是右侧轴心，并在相应点位置，设置安全点及换刀点。加工当中，先进行粗加工，然后进行精加工，加工顺序是先完成内部加工，再进行内部加工。明确具体的应用场合，摸索出具体的加工实践，进而确定合适的加工工艺方案，完成典型金属件的加工。具体的加工工艺过程中，均使用数控车FANUC系统，加工顺序为，利用外圆车刀，装夹毛坯，伸出长60mm，车平面光出加工工件2；使用φ20麻花钻钻孔φ20×26；使用内孔车刀，粗精车φ36螺纹内孔；使用内沟槽车刀，车5×1.5内沟槽；使用内螺纹车刀，车M30×1.5内螺纹；使用切断车刀，切断工件2，总长留0.5mm余量；使用外圆车刀，装夹毛坯，伸出长70mm，车平面光出加工工件1，并粗精车螺纹外圆φ36、R22、φ48；使用外切槽车刀，车5×1.5及40°槽；使用外螺纹车刀，车M30×1.5外螺纹；使用外圆车刀，装配工件1和工件2，车平面总长取50±0.05，同时粗精车工件2φ22、R20、R44.5外轮廓；使用端面车刀，卸下工件并掉头夹持工件1φ36外圆，车平面控制总长；使用φ20麻花钻，钻孔φ20×25；使用内孔车刀，粗精车R20、φ22内轮廓；使用外圆车刀，粗精车φ48外圆；使用φ2球头刀，粗精车椭圆机抛物线，最后进行复检，并卸工件送检。

3.3 刀具选择

以车削金属零件加工要求为基础，对刀具确定，为金属件加工精度提升奠定基础。具体作业中，对工件会流出一些余量，主要满足后续的精加工需求，通常在直径方向有0.4mm到0.5mm。粗加工当中，切削深度一般为1mm到1.5mm，进给量每分钟100mm，主轴转速每分钟800r。精加工中，通常进给量为每分钟50mm，主轴转速每分钟200r。具体的刀具选择及参数为，粗加工断面使用80°偏刀，进给速度每分钟150mm，主轴转速每分钟800r；精加工外圆使用35°菱形刀，进给速度每分钟100r，主轴转速每分钟1500r；粗加工内孔使用φ16镗孔刀，进给速度每分钟150mm，主轴转速每分钟800r；精加工内孔使用φ16镗孔刀，进给速度每分钟100mm，主轴转速每分钟1000r；切槽及切断加工使用外切槽及切断车刀，进给速度每分钟150mm，主轴转速每分钟800r；内沟槽加工使用内沟槽车刀，主要参数是100mm每分钟，600转每分钟；内外螺纹加工使用内外螺纹车刀，主轴转速每分钟1000r；圆弧加工使用φ2球头刀，主要参数是100mm每分钟，100转每分钟。

3.4 检验总结

完成所有加工流程之后，需要对加工工作进行检查和总结。根据车削金属件的具体要求，检查其质量和精度是否满足，判断加工工艺是否合格。

在现代化生产加工当中，数控车床已经成为了一个必不可少的重要部分。为了提高数控车床性能，强化数控技术应用，对数控车削金属零件加工工艺设计进行研究，明确加工工艺具体流程，针对不同金属零部件，应用不同数控车床，从而使车削金属件加工质量得到提升。