轴类零件数控加工精度的提高方法探索

□李新元

随着新型材料的发展，轴类零件各个领域都广泛使用，然而轴类零件在加工过程中，受到切削力、切削热等影响很容易出现变形，所以在轴类零件加工时，一定要保持轴类零件加工精度，本文根据轴类零件加工的工艺特点和影响轴类零件加工精度因素，提出了提高轴类零件加工精度的方法。

一、轴类零件数控加工工艺特点

(一)设计要求较高。在数控加工设计过程中，不能出现偏差，为了体现轴类零件数控加工精度的要求，需要在加工过程中，一是选择同一基准位置进行尺寸标定和设计，从而减缓加工过程出现的偏差，同时减少加工过程的复杂性，有利于提高轴类零件加工精度；二是考虑轴类零件加工尺寸的合理性，由于轴类零件在加工设计中，出现过度操作，要充分考虑刀尖半径大小，否则在加工时容易出现不可挽回的损失，甚至出现更为严重的问题。

(二)数控加工的适应性高。数控零件加工在改变原有性能的时候，也能同时适应数控加工的各种条件，因此可以说数控加工的适应性高，能够满足各类需要。由于轴类零件包含很多圆形形状的零件，为了更好地进行零件加工，需要进行详细的工艺分析并确定加工方案，因此轴类零件加工的数控机床要有很高的适应性。通常轴类零件可以通过一次装卡完成整体加工，为了体现整个加工过程的稳定性需要采用特殊的固定方式进行固定。

(三)轴类零件定位基准。在对轴类零件加工时，可以将两个中心孔作为定位基准，在加工开始时，要以轴为中心线，作为设计基础，重视中心孔的加工精度，由于中心孔需要定位，可将其作为基准定位。对零件用机床的顶尖在机床上定位，在对外圆进行操作时，使用定位的方法可以保证各个外圆的同轴保持垂直，另外，在对轴类零件加工时，需要保持两端的定位基准一致，从而减少磨损和变形。为了较少变形和震动，需要将工件的一段卡在装夹中，这样的工艺水平可保持定位的准确，根据工件最终精度和毛坯制造精度来选择加工方式，因此在加工过程中，一定要保持轴类零件定位基准。

二、影响轴类零件数控加工精度的因素

影响数控加工精度的原因有很多，涉及到零件的材料、零件的结构和机床工艺等多方面，其中最大的是数控加工过程中零件变形带来的影响。同时，在轴类零件加工时，需要重视轴类零件的特点、刀具的选择、切削量和进给速度等因素。由于存在着众多的影响条件，也需要根据实际情况进行处理，综合各种因素的影响，并合理选择合适的加工方式，从而提高轴类零件加工精度。

(一)轴类零件材料及结构设计带来的变形。第一，由于零件的材料弹性模量较小，在加工过程中发生回弹现象，再者是在结构设计中，由于是轴类零件，因此结构不对称导致了强度较低，容易产生形变，从而降低零件加工精度。第二，在零件的加工过程中，一般采用锻件及球墨铸件的方式，因此需要选择合适的毛坯。第三，在零件材料加工过程中，需要注意热量带来的结构设计带来的变形，选择合适的零件材料进行加工是必不可少的过程，也是十分重要的因素。

(二)零件装夹工艺产生的变形。无论哪种装夹工艺都会或多或少的变形，在装夹过程中，由于零件自身结构的特点导致装夹的受力点和夹紧力不同，零件容易发生变形，会进一步对零件加工的精度产生影响。

(三)加工过程中刀具对工件产生的变形。在加工过程中，刀具对工件产生的变形主要包括两方面，一方面是加工过程中需要克服材料的弹性变形和刀具与工件之间的摩擦力。由于部分位置受力较大，会随之产生变形；另一方面是切削力，切削力与零件材料产生挤压变形，同时产生振动，影响零件加工精度。此外，刀具的切割用量和路径轨迹以及机床的性能都可能影响轴类零件数控加工精度。

三、提高轴类零件数控加工精度的方法

(一)合理选择工件的定位与装夹。合理选择工件的定位与装夹对提高数控加工精度起着决定性因素，在数控机床方面对于工件的定位主要分为以毛坯为准、以精准为主，在选择毛坯为基准的时候，尽可能选择没有经过加工的表面。因此，不同的零件结构和加工方法需要匹配不同的装夹工艺。通过在原有的工件定位与装夹工艺基础上进行优化和改进，其优化设计的基本方法是对加工的轴类零件提高刚性来抵抗变形，可以改进固装装夹技术，还可以采用电磁吸盘和专用夹具等专用设备，避免装夹形变影响精度。

(二)对加工设备选择合适的刀具以及切削用量。必须选择合适的刀具材料以及刀具的几何角度，因为这对轴类零件加工具有非常重要的作用，它直接影响着切削力的大小和切削热。通过实验可得，切削力的大小与受力面积有直接关系，因此要控制好切削量。数控机床和普通机床不同，对于刀具的选择与使用非常严格，刀具不仅要有很好的刚性还要具备很好的精度和稳定性，为了更好的切割，也要选择更好的切割角度和切割量，这样在提高精度的同时，还能避免出现过度切割问题，从而更高效、安全的生产。

(三)制定合理的轴类零件数控加工方案。为了提高轴类零件数控加工精度事先要规划好轴类零件加工方案。一是需要认真对零件的图纸进行仔细的分析，选择合适的加工顺序和加工位置。二是可以合理利用数控机床的特征，采用高速切削的工艺方法。在高速切削过程中，通过冷处理，将90%的切削热量带走，减少零件的热变形从而提高轴类零件精度。通常来讲，合理的轴类零件数控加工方案，主要包括刀具的选择、刀具切割量的选择和切割位置的选择，是一项更加系统更加缜密的工作。对于合理的加工方案来说，程序控制人员必须清楚每一个加工步骤和过程，设计合理的切削量，并按照标准形式编写代码，对于粗加工的零件，要根据不同的加工条件设置不同的切削量参数，这样才能提高轴类零件加工精度。

(四)对加工轨迹进行实时监控。对于轴类零件，由于它的形状复杂需要高速加工，数控机床系统必须事前了解到它的刀具轨迹，否则当刀具的方向发生急速变化时，由于机床的惯性可能会产生残次品，从而降低了精度，增加了损失。因此，在对轴类零件进行加工时，必须要对轴类零件进行监控。对于复杂的零件加工程序，产生误差的可能性很大，因此必须对加工轨迹进行实时监控。

四、结语

轴类零件数控加工应用广泛，零件加工精度不断提高的同时，加工效率也在不断提高。在生产的过程中，加工精度不仅与机床设备有着密切关系，还与机床数控的工业水平有着直接的关系。同时，数控加工对不同的轴类零件有着不同的程序，需要设计人员编写不同的程序进行控制，因此，在数控零件加工过程中，要充分考虑工艺设计要求，还要设计人员熟练掌握工艺技能，这样既能保证加工的实用性和便捷性，还能提高轴类零件加工精度。