【数控加工特形零件的工艺分析与实例】数控加工零件
时间：2019-04-13 04:23:05 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要 本文主要论述在数控机床上加工形状特殊的复杂零件所遇到的工艺难题及其分析与处理。以薄壁件的数控车加工为例，制定细致、优化的加工工艺和合理的加工方案，编制出数控车削特殊零件的加工程序。
关键词 数控加工；薄壁零件；工艺分析；数控编程
中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0140-02
0 引言
在数控加工中，从零件的设计图纸到工件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床及切削刀具的选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须对零件设计图纸和技术要求进行详细的工艺分析，以便确定零件的技术关键和加工难点。拟定加工工艺路线是完成工件数控加工的核心，对于加工难度大的特殊工件，由于影响加工性能的因素非常多，需要制订出合理的加工方案。本文以装夹加工易变形的薄壁件为例，在确定加工零件的工艺基准、刀具选择和切削用量等方面进行工艺分析。
1 数控加工薄壁零件的工艺难点
在机械加工行业中，薄壁件的刚性较差成为数控加工薄壁工件的工艺难点，在车削过程中因振动极易发生变形，使零件的尺寸公差和形位公差难以保证，如果处理不当，零件的加工质量不能达到要求，甚至导致加工无法进行。
数控加工编程中工艺设计的重要内容之一是刀具的选择，能否合理选择刀具，将直接影响切削效率与加工质量，选择数控机床的刀具必须综合考虑工件材料、工序内容和机床的加工能力等因素。
2 数控加工中的关键因素
数控加工作为当前正在普及的先进加工方法，被广泛地用于复杂零件的精密加工。在数控加工中，从设计图纸到加工出合格的零件是一个严格有序的过程，必须对数控加工过程中一些关键技术因素进行分析。例如，薄壁零件的加工是切削中比较棘手的难题，由于薄壁零件因刚性差、强度弱使得薄壁零件的装夹、切削用量的选择以及车削中刀具的合理选用等方面都有更高的要求；如果在卡盘上装夹时用力偏大，就有可能使薄壁零件发生变形，造成零件的形状误差；如果装夹力不足，在车削时又容易使零件发生松动而报废。通常所用的数控机床，大多都不具备工艺处理能力。在此，对以下三方面的关键因素进行分析。
2.1 装夹方式的选择
为充分发挥数控机床的功效，在数控加工中，尽量做到工件一次装夹后，就能加工完全部的待加工面，因为数控加工每次装夹都必须重新对刀，大大增加辅助时间，影响加工效率，这是对数控机床工时的“浪费”。
2.2 刀具的选择
一般地，数控机床使用的刀具应具有高硬度、高强度与高耐用度；刀具材料有良好的抗脆性和断屑性能；精度高、尺寸稳定、安装调整方便等特点。对于较简单的车刀类刀具，刀具材料应选用强度高、导热性好的硬质合金刀具。
2.3 对刀和换刀
普通机床加工零件时，如果刀具与工件的位置不正确，可由操作者随时加以调整。但数控加工通常是一次装夹有多把刀具参与加工，需要把各个刀型的参数输入到电脑中，由电脑通过坐标变换，使每把刀具与工件建立起对应关系。对于普通加工，对刀问题不作为重要因素考虑。但对于数控加工，只要用到程序加工，就必须对刀，否则易发生严重后果。普通机床加工的换刀往往是通过操作者的感觉来控制，而数控加工则必须充分考虑换刀位置，以免发生碰撞事故。
3 数控加工薄壁壳体零件的实例分析
铸件毛坯经数控车加工成薄壁壳体零件如图1、图2所示。
3.1 工艺分析
首先进行零件图样和材料性能分析，以解决加工中会产生的问题。本文所论述工件加工精度要求较高，而且没法一次工装完成所有加工，这样对第二次工装的装夹精度极为重要，材料是不锈钢（型号316），这对于不锈钢薄壁壳体，断续切削零件的加工要求是比较高的。针对不锈钢材料韧性高在切削加工中切削力大、塑性高、切削温度高、加工硬化严重以及容易粘刀，致使刀具磨损严重等特点，况且该零件壁薄，装夹、加工后都容易引起严重的变形。加工如若先装夹外圆车削内孔，行不通，因为调头车削外圆的时候根本就很难装夹，即使能装夹，就很容易产生变形的可能，而且该零件要求内外圆同轴，同轴度控制在0.04mm范围内。因此，采取的工艺方法是：车左端面端用Φ80的小卡盘，用外圆刀把收紧后的外卡爪车成比毛坯孔径稍大，然后再用一把切槽刀(刀宽为5.2mm)紧靠卡爪台阶在径向切一条与毛坯内孔Φ17mm（加工前的毛坯尺寸）等大槽径，如图3所示。装夹时撑住Φ17mm处，使工件Φ17mm处与槽很好的吻合，形成一种三面的接触，防止一种三点式接触装夹而把工件撑变形，还可以防止工件在车削过程中因为受力不均匀而摆动（箭头方向控制了摆动）。在装夹过程中必须考虑撑紧力度，如果撑紧力不够，在加工过程中工件受到车刀阻力时使工件产生摆动甚至会飞出把车刀打坏，如装夹（撑紧）工件的力度过大，在加工过程中就容易产生变形，所以装夹撑紧力度与工件加工材料的性能必须恰当，这样才能保证加工要求。
在调头车大端面和内孔时，为了要保证图形内外的同轴度，要用黄铜（毛坯40mm）一次性装夹车一个内孔约等于Φ32.1mm，深度34mm，长度38mm的夹具，中间用锯片锯一边开口，用Φ40mm的台阶作为定位，用三爪卡盘夹住夹具，夹住Φ32±0.02mm外径处进行加工端面、倒角、内孔至图示尺寸。在夹紧的时候要注意夹紧力度，如果夹紧力过松就会容易工件的报废。例如，当夹力不够，在加工内孔时，使用的是内槽刀，接触面大，在加工中受到一定的阻力后就会产生工件与夹具打滑，摩擦产生一定的热量后，就容易损坏夹具与零件甚至出现刀角损坏现象。如夹紧力度过大，就会产生夹具与工件严重的变形，所以，在用三爪夹紧的时候要有一定夹紧力，才能保证加工质量和加工效率。
3.2 加工工序及刀具选择
加工工序及刀具选择见表1与表2所列各工序切削用量及所选刀具。
3.3 编制加工程序
（程序略）
4 结论
数控加工薄壁零件要考虑机床及加工工件的实际情况，根据加工工件的材料，合理选择刀具、切削用量等，深入分析数控加工工艺和编制优化的数控加工程序，才能有效利用数控机床提高数控加工零件的质量。
参考文献
[1]程淑重.数控加工工艺[M].杭州：浙江大学出版社，2003.
[2]王维.数控加工工艺及编程[M].北京：机械工业出版社，2001.
[3]严爱珍.李宏胜.机床数控原理与系统[M].北京：机械工业出版社，2003.
