黃華福

廣東省湛江市技師學院，廣東 湛江 524037

0 引言

在數(shù)控加工中，從零件的設計圖紙到工件成品合格交付，不僅要考慮到數(shù)控程序的編制，還要考慮到諸如零件加工工藝路線的安排、加工機床及切削刀具的選擇、零件加工中的定位裝夾等一系列因素的影響，在開始編程前，必須對零件設計圖紙和技術要求進行詳細的工藝分析，以便確定零件的技術關鍵和加工難點。擬定加工工藝路線是完成工件數(shù)控加工的核心，對于加工難度大的特殊工件，由于影響加工性能的因素非常多，需要制訂出合理的加工方案。本文以裝夾加工易變形的薄壁件為例，在確定加工零件的工藝基準、刀具選擇和切削用量等方面進行工藝分析。

1 數(shù)控加工薄壁零件的工藝難點

在機械加工行業(yè)中，薄壁件的剛性較差成為數(shù)控加工薄壁工件的工藝難點，在車削過程中因振動極易發(fā)生變形，使零件的尺寸公差和形位公差難以保證，如果處理不當，零件的加工質(zhì)量不能達到要求，甚至導致加工無法進行。

數(shù)控加工編程中工藝設計的重要內(nèi)容之一是刀具的選擇，能否合理選擇刀具，將直接影響切削效率與加工質(zhì)量，選擇數(shù)控機床的刀具必須綜合考慮工件材料、工序內(nèi)容和機床的加工能力等因素。

2 數(shù)控加工中的關鍵因素

數(shù)控加工作為當前正在普及的先進加工方法，被廣泛地用于復雜零件的精密加工。在數(shù)控加工中，從設計圖紙到加工出合格的零件是一個嚴格有序的過程，必須對數(shù)控加工過程中一些關鍵技術因素進行分析。例如，薄壁零件的加工是切削中比較棘手的難題，由于薄壁零件因剛性差、強度弱使得薄壁零件的裝夾、切削用量的選擇以及車削中刀具的合理選用等方面都有更高的要求；如果在卡盤上裝夾時用力偏大，就有可能使薄壁零件發(fā)生變形，造成零件的形狀誤差；如果裝夾力不足，在車削時又容易使零件發(fā)生松動而報廢。通常所用的數(shù)控機床，大多都不具備工藝處理能力。在此，對以下三方面的關鍵因素進行分析。

2.1 裝夾方式的選擇

為充分發(fā)揮數(shù)控機床的功效，在數(shù)控加工中，盡量做到工件一次裝夾后，就能加工完全部的待加工面，因為數(shù)控加工每次裝夾都必須重新對刀，大大增加輔助時間，影響加工效率，這是對數(shù)控機床工時的“浪費”。

2.2 刀具的選擇

一般地，數(shù)控機床使用的刀具應具有高硬度、高強度與高耐用度；刀具材料有良好的抗脆性和斷屑性能；精度高、尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便等特點。對于較簡單的車刀類刀具，刀具材料應選用強度高、導熱性好的硬質(zhì)合金刀具。

2.3 對刀和換刀

普通機床加工零件時，如果刀具與工件的位置不正確，可由操作者隨時加以調(diào)整。但數(shù)控加工通常是一次裝夾有多把刀具參與加工，需要把各個刀型的參數(shù)輸入到電腦中，由電腦通過坐標變換，使每把刀具與工件建立起對應關系。對于普通加工，對刀問題不作為重要因素考慮。但對于數(shù)控加工，只要用到程序加工，就必須對刀，否則易發(fā)生嚴重后果。普通機床加工的換刀往往是通過操作者的感覺來控制，而數(shù)控加工則必須充分考慮換刀位置，以免發(fā)生碰撞事故。

3 數(shù)控加工薄壁殼體零件的實例分析

鑄件毛坯經(jīng)數(shù)控車加工成薄壁殼體零件如圖1、圖2所示。

3.1 工藝分析

圖1 鑄件毛坯

圖2 零件

首先進行零件圖樣和材料性能分析，以解決加工中會產(chǎn)生的問題。本文所論述工件加工精度要求較高，而且沒法一次工裝完成所有加工，這樣對第二次工裝的裝夾精度極為重要，材料是不銹鋼（型號316），這對于不銹鋼薄壁殼體，斷續(xù)切削零件的加工要求是比較高的。針對不銹鋼材料韌性高在切削加工中切削力大、塑性高、切削溫度高、加工硬化嚴重以及容易粘刀，致使刀具磨損嚴重等特點，況且該零件壁薄，裝夾、加工后都容易引起嚴重的變形。加工如若先裝夾外圓車削內(nèi)孔，行不通，因為調(diào)頭車削外圓的時候根本就很難裝夾，即使能裝夾，就很容易產(chǎn)生變形的可能，而且該零件要求內(nèi)外圓同軸，同軸度控制在0.04mm范圍內(nèi)。因此，采取的工藝方法是:車左端面端用Φ80的小卡盤，用外圓刀把收緊后的外卡爪車成比毛坯孔徑稍大，然后再用一把切槽刀(刀寬為5.2mm)緊靠卡爪臺階在徑向切一條與毛坯內(nèi)孔Φ17mm（加工前的毛坯尺寸）等大槽徑，如圖3所示。裝夾時撐住Φ17mm處，使工件Φ17mm處與槽很好的吻合，形成一種三面的接觸，防止一種三點式接觸裝夾而把工件撐變形，還可以防止工件在車削過程中因為受力不均勻而擺動（箭頭方向控制了擺動）。在裝夾過程中必須考慮撐緊力度，如果撐緊力不夠，在加工過程中工件受到車刀阻力時使工件產(chǎn)生擺動甚至會飛出把車刀打壞，如裝夾（撐緊）工件的力度過大，在加工過程中就容易產(chǎn)生變形，所以裝夾撐緊力度與工件加工材料的性能必須恰當，這樣才能保證加工要求。

圖3 卡盤

在調(diào)頭車大端面和內(nèi)孔時，為了要保證圖形內(nèi)外的同軸度，要用黃銅（毛坯40mm）一次性裝夾車一個內(nèi)孔約等于Φ32.1mm，深度34mm，長度38mm的夾具，中間用鋸片鋸一邊開口，用Φ40mm的臺階作為定位，用三爪卡盤夾住夾具，夾住Φ32±0.02mm外徑處進行加工端面、倒角、內(nèi)孔至圖示尺寸。在夾緊的時候要注意夾緊力度，如果夾緊力過松就會容易工件的報廢。例如，當夾力不夠，在加工內(nèi)孔時，使用的是內(nèi)槽刀，接觸面大，在加工中受到一定的阻力后就會產(chǎn)生工件與夾具打滑，摩擦產(chǎn)生一定的熱量后，就容易損壞夾具與零件甚至出現(xiàn)刀角損壞現(xiàn)象。如夾緊力度過大，就會產(chǎn)生夾具與工件嚴重的變形，所以，在用三爪夾緊的時候要有一定夾緊力，才能保證加工質(zhì)量和加工效率。

3.2 加工工序及刀具選擇

加工工序及刀具選擇見表1與表2所列各工序切削用量及所選刀具。

表1 第一次工裝加工工序及刀具選擇

表2 第二次工裝加工工序及刀具選擇

3.3 編制加工程序

（程序略）

4 結論

數(shù)控加工薄壁零件要考慮機床及加工工件的實際情況，根據(jù)加工工件的材料，合理選擇刀具、切削用量等，深入分析數(shù)控加工工藝和編制優(yōu)化的數(shù)控加工程序，才能有效利用數(shù)控機床提高數(shù)控加工零件的質(zhì)量。

[1]程淑重.數(shù)控加工工藝[M].杭州:浙江大學出版社，2003.

[2]王維.數(shù)控加工工藝及編程[M].北京:機械工業(yè)出版社，2001.

[3]嚴愛珍.李宏勝.機床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2003.