宋文建

摘 要：我國(guó)目前正處在中國(guó)制造2025的關(guān)鍵技術(shù)攻堅(jiān)時(shí)期，機(jī)械作為國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)，在中國(guó)制造2025計(jì)劃中扮演著重要的作用，高精度的零件加工工藝可以設(shè)計(jì)制造出更加可靠的機(jī)械產(chǎn)品，文章對(duì)機(jī)械數(shù)控零件的加工工藝進(jìn)行分析，為我國(guó)機(jī)械數(shù)控零件制造技術(shù)提供了一定的思路。

關(guān)鍵詞：機(jī)械;數(shù)控;工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.023

0 引言

一個(gè)完整的機(jī)械零件加工工藝是由幾個(gè)不同的部分組成的，機(jī)械工藝發(fā)展對(duì)于中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和基礎(chǔ)科研都具有非常重要的意義。目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，人口密集型的機(jī)械工廠發(fā)展已經(jīng)不能滿足我國(guó)的要求，中國(guó)制造企業(yè)的生產(chǎn)已逐步從原來(lái)的粗獷型轉(zhuǎn)向高精尖發(fā)展，現(xiàn)在的機(jī)械工藝更講究自動(dòng)化、智能化，并且進(jìn)一步保證機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，降低機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)和研究的成本，提高機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，機(jī)械零部件的工藝需要進(jìn)行重點(diǎn)的研究。本文就是基于這樣的背景，利用某階梯軸對(duì)機(jī)械零件數(shù)控工藝進(jìn)行研究。

1 機(jī)械零件工藝分析

在對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工之前，需要充分的對(duì)目標(biāo)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝性分析，這也是工藝研究的第一步，工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件，在能滿足對(duì)應(yīng)機(jī)械裝備要求的前提下，怎樣設(shè)計(jì)和制造能夠得到可行性和經(jīng)濟(jì)性，采用何種材料，需要滿足哪些強(qiáng)度要求等。

文章研究的階梯軸零件圖和工藝尺寸分析分別如圖1所示。

由圖可以看出，該部件由圓柱形表面，凹槽，階梯式圓柱形表面和倒角組成。 旋轉(zhuǎn)和模制零件的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，需要雙端加工。 零件的加工精度和表面質(zhì)量要求非常高。

2 機(jī)械數(shù)控零件材料分析

（1）零件的材料分析。材料在不同的加工要求和加工條件下產(chǎn)生的效果不同，因此，對(duì)既定的目的進(jìn)行合理的材料分析具有重要作用。綜上所述，本文研究的零件可以選擇45鋼作為軸部的材料。（2）零件的毛坯的分析。零件的毛坯是材料的直接體現(xiàn)，階梯軸的零件毛坯要求比較高，而毛坯的選擇也需要根據(jù)不同零件的要求來(lái)進(jìn)行選擇，一般來(lái)說(shuō)，鑄造毛坯比較適合的是形狀比較復(fù)雜的毛坯，鍛造出來(lái)的毛坯則比較適合類(lèi)似于階梯軸一類(lèi)相對(duì)容易一些的機(jī)械零件，還有型材，其實(shí)本文研究的階梯軸也可以利用型材，最后是焊接的毛坯，焊接的毛坯對(duì)于板材來(lái)說(shuō)具有很重要的支撐作用。在進(jìn)行零件毛坯的選擇過(guò)程中，需要根據(jù)機(jī)械零件的要求進(jìn)行具體的分析和選擇，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的大小和要求進(jìn)行選擇，本文研究的階梯軸選擇的是鍛造毛坯，毛坯的尺寸為Φ30×180 mm。在對(duì)毛坯進(jìn)行選擇的過(guò)程中，應(yīng)該盡量去選擇和目標(biāo)機(jī)械零件尺寸差別很小的零件，這樣不僅可以節(jié)省人力、時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，還能更精度更高的完成相應(yīng)的機(jī)械制造工件。

3 刀具與切削用量的選擇

選定了毛坯之后，需要根據(jù)具體的零件需求進(jìn)行數(shù)控刀具的選擇，不同的刀具能夠得到的數(shù)控機(jī)械制造效果是不同的，好的刀具可以一定程度上影響數(shù)控機(jī)床的加工可靠性，好的刀具還可以提高數(shù)控機(jī)床的加工效率。一般來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)具體的數(shù)控編程結(jié)果來(lái)確定刀具，編程可以在數(shù)控軟件上仿真進(jìn)行，在進(jìn)行刀具選擇的過(guò)程中，需要遵循一定的原則，首先要?jiǎng)偠群?，并且刀的精度高，在進(jìn)行編程過(guò)程中，安裝和調(diào)整也需要非常方便。在選定了一定的刀具的同時(shí)，需要根據(jù)特征工件的情況來(lái)確定不同刀具的安裝位置，安裝位置和走刀順序有著密切的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，刀具的安裝需要遵循一定的原則，主要可以總結(jié)為以下內(nèi)容：（1）刀具數(shù)量越少越好;（2）加工過(guò)程中，單次的裝夾需要擁有完成一個(gè)完整的工序;（3）即使是同一個(gè)刀具，在進(jìn)行不同工序的使用過(guò)程中也需要進(jìn)行切換;（4）先銑后鉆;（5）嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)的加工順序，即遵循精度加工在最后的順序;（6）盡量不添加人為的影響，讓數(shù)控機(jī)床自己完成部分功能。在數(shù)控機(jī)床編程的的過(guò)程中，需要根據(jù)具體的刀具和工件要求來(lái)設(shè)定數(shù)控機(jī)床給進(jìn)速度，這個(gè)很多時(shí)候需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行判斷，或者查詢一定的參考資料，如果不能確定，可以先進(jìn)行給進(jìn)速度的嘗試，并編寫(xiě)進(jìn)入工作守則，在后續(xù)的工作中進(jìn)行統(tǒng)籌的選擇。

4 確定工件在數(shù)控機(jī)床上的裝夾

跟普通的機(jī)械機(jī)床相同的是，數(shù)控機(jī)床在工作之前也首先需要進(jìn)行工件和刀具的裝夾，具體的要求可以用以下幾個(gè)方面來(lái)總結(jié)：（1）如果沒(méi)有特殊需求，需要使用通用的夾具和刀具;（2）始終將結(jié)構(gòu)的精度放在重要的位置上;（3）工具需要方便裝夾;（4）保持工作過(guò)程中干凈;（5）檢查刀具是否夾緊，需要擁有足夠的切削或者加工力。

5 確定走刀順序和路線

相應(yīng)的順序和路線要求為以下幾點(diǎn)：（1）粗加工，在數(shù)控機(jī)床的中間位置放置用料半成品，并根據(jù)大概的輪廓進(jìn)行第一波的粗略加工。（2）零件表面的二次加工，第二次加工不僅僅針對(duì)于零件的表面，包括零件的次一級(jí)表面同樣需要二次加工，二次加工對(duì)于所有的工件來(lái)說(shuō)都很重要。（3）特殊位置的加工，包括各種孔、槽、齒等特殊的精密位置，在得到基礎(chǔ)零件的基礎(chǔ)上，得到相對(duì)應(yīng)的特征位置。（4）精加工及成型，利用精加工可以得到最后的零件，精加工。

6 結(jié)論及展望

在機(jī)械數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)完成之后，需要進(jìn)行程序上的設(shè)計(jì)，程序可以在數(shù)控機(jī)床上直接編程并得到最終的零件結(jié)果，本文設(shè)計(jì)研究的階梯軸相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較典型的工藝零件，研究思路和研究方法為數(shù)控機(jī)械工藝和智能制造結(jié)合的研究提供了思路。

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