數(shù)控車床加工精密薄壁零件工藝淺析

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摘要：本文首先對數(shù)控車床加工的工藝特點進行了闡述，其次對數(shù)控車床的加工方法進行了說明，提出技術人員應做好零件裝夾工作、優(yōu)化加工流程等與步驟等觀點，最后重點研究了與零件數(shù)控車床加工有關的工藝實踐，幫助有關人員了解零件的結構特點、裝夾方案和加工過程。事實證明，相關研究為不僅為薄壁零件的高質量加工提供了參考，還有利于提高零件加工質量，具有較強的理論價值和現(xiàn)實意義。

關鍵詞：薄壁零件；精密加工；數(shù)控車床

0引言

近幾年，由于精密薄壁零件具有質量輕、結構緊湊等優(yōu)勢，已被廣泛應用在汽車、航空與機械制造領域中，為各行業(yè)發(fā)展提供支持。由于零件本身剛性差、強度不足，對其進行加工時極易出現(xiàn)變形問題，影響零件加工質量與精度。為改善上述問題，本文選取薄壁零件作為研究對象，先分析了數(shù)控車床工藝的應用價值，隨后對該工藝技術的特點、方法與實踐內容進行深度剖析，供相關人員參考。

1數(shù)控車床加工工藝特點

數(shù)控車床加工對象以回轉體零件為主，若零件具有以下特征，便可采取數(shù)控加工方案：一是對精度所提出要求較高。二是對表面粗糙度具有嚴格要求。三是表面形狀相對復雜。四是有較為特殊的螺紋。另外，該工藝還可被用來對零件進行淬硬處理。相較于傳統(tǒng)車床，數(shù)控車床的特點主要體現(xiàn)在三個方面，首先是高難度加工，以內成型面零件為例，由于此類零件的特點是肚大口小，僅憑借傳統(tǒng)車床往往無法完成高效加工和檢測的工作，數(shù)控車床強調利用加工程序對車刀運動軌跡進行控制，可借助數(shù)控功能對薄壁零件進行高難度加工。其次是加工效率極高，為保證加工效率達到預期，有關人員可選擇以數(shù)控車床為載體，通過新增控制軸坐標的方式，使一臺車床具備同時對多個零件進行加工的功能，另外，這樣設計還有助于自動化加工目標的實現(xiàn)[1]。與傳統(tǒng)車床加工相比，利用數(shù)控車床進行加工的工序更為復雜，加工作業(yè)需要滿足的要求也更高，這點需要引起重視。最后是加工精度理想，薄壁零件的尺寸精度往往能夠達到1mm左右，零件表面的粗糙度以Ra2mm較為常見，回轉體等薄壁零件均能夠通過數(shù)控車床完成加工工作。

2數(shù)控車床加工精密薄壁零件的方法

2.1薄壁零件特點

薄壁零件指的是壁厚在1mm以下的金屬零件，其特點可被概括為結構硬度高、整體質量輕以及材料消耗較少，現(xiàn)已在工業(yè)領域得到廣泛應用。對薄壁零件進行加工時，由于其整體強度偏低，不僅加工難度極大，出現(xiàn)工藝質量問題的概率也較常規(guī)零件更高，若不及時解決上述問題，將給零件功能性造成巨大影響，對數(shù)控車床加以應用是大勢所趨。雖然引入數(shù)控加工技術可使零件精度和質量得到改善，考慮到該技術極易被工藝、機床還有刀具因素所影響，要想使其優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，關鍵是要對加工技術進行升級，促使加工工藝朝著更加科學且完善的方向前進。

2.2做好零件裝夾

研究表明，數(shù)控加工質量將給零件質量產(chǎn)生深遠影響，在科技發(fā)展速度極快的當今社會，數(shù)控技術已逐漸走向完善，開始有大量企業(yè)選擇利用仿真技術完成工藝加工。在此過程中零件裝夾問題需要引起重視，這是因為薄壁零件對加工精度所提出要求極為嚴格，要想使零件質量得到保證，關鍵是要對其剛性進行減弱，通過裝夾的方式，達到提高零件精度的目的。在對零件進行裝夾時，有關人員可酌情做出調整，以確保裝夾具備良好緊湊性為前提，加大對回轉力矩陣加以控制的力度。另外，考慮到裝夾本身極易被主軸所影響，只有以主軸頂端為載體，對重心控制進行集成，才可使各項工作按照預期流程開展。對相關工作加以落實時，以下內容需要尤為注意：一是以現(xiàn)場情況為依據(jù)，對裝夾位置和力度加以確定，嚴格控制零件形變量，使其精度得到改善。二是對零件材料進行科學選擇，結合懸梁伸縮系統(tǒng)所表現(xiàn)出特點，控制慣性力度，確保零件質量與精度達到預期水平[2]。三是通過平衡調整，解決裝夾所存在的振動問題，避免零件質量受到不必要的影響。

2.3設計工藝流程

對工藝流程進行科學設計，既能夠使加工零件的效率得到提高，還可以使零件進度有所提升。隨著數(shù)控車床的加入，零件質量將上升至全新高度，不僅加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤的概率有所降低，加工速度也會更接近預期。要想使數(shù)控機床優(yōu)勢得到更加充分的發(fā)揮，關鍵是有切實可行的方案和明確的工藝流程作為基礎，確保薄壁零件較易出現(xiàn)的變形問題得到有效解決。在前期準備階段，由專業(yè)人員整理零件加工所涉及的各方面因素，包括但不限于幾何切割面及受力因素，在保證切割流程有序開展的基礎上，提升方案設計具有的合理性。此外，仿真技術的出現(xiàn)也推動了零件加工工藝的發(fā)展，有關人員可利用仿真技術對零件加工所需數(shù)據(jù)進行演算分析，獲得可為加工質量提供保證的理論基礎，通過對零件精度進行提高的方式，使零件質量達到相關要求。此外，為保證工藝質量達到預期，有關人員計劃以加工方法、工藝方案為落腳點，對相關技術進行全面優(yōu)化。一方面，出于使孔所呈現(xiàn)出狀態(tài)始終處于可控范圍內的考慮，對零件進行精密加工時，應優(yōu)先選用光一刀技術，通過對加工質量加以提升的方式，為加工效果提供保證。結合實踐所積累經(jīng)驗可知，有關人員應以零件加工情況為依據(jù)，對加工機器進行選擇，真正做到既提升加工強度，又強化零件所具有穩(wěn)定性，將零件損壞概率降至最低。另一方面，以設計需求為依據(jù)，先粗銑零件端面，再通過加熱的方式對其進行整體加工，在此期間以下內容應引起重視：利用軸向壓緊替代徑向夾緊，確保零件僅承受軸向力，從而有效解決零件加工環(huán)節(jié)較為常見的夾緊變形問題。待上述加工環(huán)節(jié)告一段落，有關人員應及時對零件進行退熱，為后續(xù)的精加工提供便利。精加工的重點是提前確定余量，以免由于余量不足，導致加工作業(yè)難以有序開展或內圓設計形態(tài)無法被修正[3]。

3數(shù)控車床加工精密薄壁零件的工藝實踐

3.1零件結構分析

回轉體零件所使用材料是45#鋼，零件毛坯尺寸是Ф54mm×120mm，要求有關人員以設計圖紙標明尺寸及要求為依據(jù)，利用數(shù)控車床對零件進行精密加工。該零件右端的特點如下：端面平齊，外輪廓有單線外螺紋一個，退刀槽一個，凹圓弧面一個，圓弧倒角兩個。左端特點同樣為端面平齊，外輪廓共有三個平底槽，各平底槽的深度及寬度相等，內輪廓采用口大內小的設計，有內圓柱螺紋一個、內退刀槽一個及錐面兩個。

3.2裝夾方案設計

利用數(shù)控車床對回轉體零件進行加工，首選裝夾方式為三爪裝夾，由于零件整體長度較短，通常不需要對其進行頂尖支撐。具體裝夾方案如下：第一步，對零件左端進行加工，將毛坯相對平整的部分作為粗基準，通過裝夾的方式固定在卡盤上，將零件外伸長度控制在50mm左右，選擇45°的外圓車刀作為主要工具，由專業(yè)人員利用外圓車刀對端面進行手動加工，隨后，利用中心鉆在指定位置鉆出中心孔，借助Ф20mm規(guī)格的鉆頭對底孔進行加工并進行數(shù)控加工。第二步，以左端面為精基準，利用120mm長、0.2mm厚的銅皮將其完全包裹，將加工完畢的外表面夾緊。對于需要大量加工的零件，有關人員可利用軟爪對零件右端進行裝夾，這樣做可省略找正步驟、提升加工速率。待裝夾精基準的工作告一段落，便可利用外圓車刀對端面進行加工，在保證端面長度符合要求的基礎上，完成數(shù)控加工及后續(xù)工作[4]。

3.3加工工藝過程

在加工以套類、盤類及軸類為代表的回轉體零件時，優(yōu)先選擇數(shù)控車床加工，旨在確保零件形位精度、尺寸精度還有表面粗糙度達到相關要求。對零件進行加工的流程如下：首先，由專業(yè)人員分析零件設計圖紙，根據(jù)圖紙所提出要求，分別對基點和節(jié)點進行計算，確定裝夾作業(yè)結束后零件所對應坐標系。其次，對加工方案進行設計，具體內容包括確定裝夾方案與加工順序，科學選擇刀具并調整加工余量，視情況選擇切削液以及切削用量。再次，對測試程序進行編制，將加工程序輸入對應的數(shù)控車床。最后，在對零件和刀具進行裝夾的基礎上，完成零件檢測工作。事實證明，只有按部就班的完成上述步驟，才能在保證零件加工質量的基礎上，縮短數(shù)控車床加工用時并節(jié)約能源，使車床磨損率得到控制，刀具壽命及勞動生產(chǎn)率也會得到顯著提高。實際加工中以下內容需要引起重視：一是在選擇刀具時，有關人員應以零件特點和需要達到的要求為依據(jù)。對本文所討論回轉體零件而言，其右端及左端所使用刀具存在明顯差異，右端需要用到35°的外圓車刀、60°的外徑螺紋刀以及3mm的外切槽道，左端則需要在上述刀具的基礎上，新增Ф16mm規(guī)格的內控車刀。二是對加工余量進行確定的依據(jù)通常是加工工序，對長度和外圓輪廓進行粗加工時，加工余量應被控制在0.4mm左右，對長度和外圓輪廓進行半精加工時，余量調整為0.2mm。而對長度及內圓輪廓進行粗加工需要預留的加工余量，通常在0.3mm~0.5mm之間，在進行到半精加工環(huán)節(jié)時，有關人員可將加工余量更改成0.1mm。三是基于道具和加工材料等因素確定切削液類型，在本項目中，有關人員指出應對油性切削液加以應用，切削用量以加工手冊為準。

4結論

綜上，本文以精密薄壁零件的加工作為研究課題，分析了數(shù)控車床技術在零件加工中的應用價值。研究表明，將數(shù)控車床應用在精密零件的加工中并對具體加工流程進行控制，有利于實現(xiàn)預期目標，確保零件加工符合精細化與可控性原則，得薄壁零件具有良好的加工精度與應用性能。

參考文獻：

[1]高顯勝，周揚，李澤宇，等.大型非封閉圓薄壁鑄鋁合金零件車削加工[J].金屬加工（冷加工），2020（11）：69-72.

[2]李小曼，李善良，張冶，等.大直徑薄壁導管數(shù)控彎曲成形技術淺析[J].輕合金加工技術，2019，047（011）：47-51.

[3]王良，周金強，何曉青，等.大直徑薄壁框類零件的五軸聯(lián)動加工工藝優(yōu)化[J].制造技術與機床，2020（09）：7-11.

[4]黃志偉，李珊.基于變形控制的薄壁板狀壓鑄件加工精度保證[J].特種鑄造及有色合金，2020，40（03）：66-68.

作者:關海英 雷彪 單位:內蒙古機電職業(yè)技術學院