机械工程论文：零部件数控车床加工的工艺性分析和方法工序优选

　　摘要：跟传统车床相比，数控车床优势众多，比如：高效率、高精度、操作简便快捷等，也正因如此，数控车床的应用越来越广泛。数控车床的生产质量高低主要是由加工工艺所决定的，只有不断完善优化加工工艺，才能提升车床的工作效率、零件精度。因此，本文针对数控车床加工工艺流程的优化与改进展开了深入探讨分析，以供参考。

　　关键词：数控车床； 加工工艺； 优化； 改进；

　　数控车床加工环节对多项高新技术进行了有效运用，比如自动控制技术、计算机技术、自动监测技术、高端机械技术等，这也在一定程度上说明了数控车床的自动化程度较高。在数控车床快速发展的背景下，高新技术企业不仅开始注重培养数控技术专业人才，同时也对数控加工技术、数控车床加工工艺流程提高了重视。对数控车床加工工艺流程予以优化改善，为加工精确度和效率提供有力保障。

　　1 数控车床加工现状

　　1.1 加工工序不集中

　　在现代社会高速发展的背景下，过去的数控车床加工手段早已无法充分满足新时代下的需求，主要是由于其在加工过程中定位频次太多，而且加工程序太过分散，无法充分集中，同时零件在加工过程中经常反复装夹极易导致外形产生变动，降低产品精确度，对零件品质也会造成较大影响。

　　1.2 加工工艺陈旧

　　过去加工工艺陈旧传统，未曾得到过改善优化，导致众多工序也极为粗糙。而且大部分工作人员在对刀具予以应用时，经常忽略旧刀具跟新刀具的差异化较大的问题。在具体加工环节，工作人员只凭借过去的实践经验予以操作，未曾对部件进行试验，也不具备较高的专业能力和技术水平，这大大拉低了加工效率与品质。

　　1.3 技术人员专业技能参差不齐

　　数控车床在生产制作环节，需要高专业、高技能、高水平的人才对其进行操控，然而部分技术人员的专业能力较低，无法满足企业生产需求，生产出来的产品质量不合格，加工程序不严谨、不规范，导致加工产品品质不达标，这对数控车床的顺利有序运行造成了较大不利影响。

　　2 加工零部件工艺性分析

　　要想切实优化改进数控车床加工工艺流程，一定要针对加工零部件进行工艺性分析，从而提升数控车床加工的效率、质量，详细分析如下：

　　2.1 加工零部件工艺性应当符合数控车床加工特点

　　在绘制数控车床将要加工制作的零件图纸时，标记相关尺寸的关键前提是加工便捷，因此，应当制定一个统一的标准，并将坐标位置、尺寸予以清晰标注，这有助于后期协调和编程环节对相关尺寸的整改，为设计基准、工艺基准的准确性提供强力保障，如此方能促进编程原点、制定检测基准等多方面顺利有序开展，同时也能够减少设计工作人员对产品应用特点的担忧。

　　不仅如此，零件外部轮廓的几何元素也应当提高重视，确保其条件能够充分满足相关标准需求。数控车床在进行手工编程时应当重点注意节点、基点坐标的核算；而自动化编程则应当注重工件轮廓的几何元素概念以及其给定条件是否充分完整，从而为工艺性分析水平、编程质量提供有力保障。

　　2.2 确保数控车床加工的可能性

　　首先应当选取几何种类、外在形状、内孔等都相同的零件，避免经常更换刀具而延长加工周期，降低加工效率、零件工艺水平高低以及转接圆弧半径尺寸跟被加工轮廓的高低有着密切关联，对此，应当防止内槽圆角半径没有与其相匹配的直径刀具，也要防止半径偏小。要想真正解决由于工件重新安装使得加工完成后，两个面上的轮廓定位、规格大小不相称的问题，一定要注重定位基准的一致性，同时确保工件上留有开设好的定位基准孔，尽可能采用工艺孔来当做定位基准孔。此外，还应当将接受过精密加工的表面当做统一规范，该行径可有效杜绝二次装夹导致的偏差现象。

　　2.3 加工工艺方案设计

　　在对加工制作方案进行规划设计时，要格外注重加工工艺图纸、部件结构、工艺技术等内容，同时结合加工数目、精确度、大小、形状等设计加工工艺方案，降低在实际加工环节出现的垃圾、杂物以及污染，最重要的是让产品品质达标。如果部件精确度达不到预定标准，那么应当予以调整修复，如果修复之后的精确度依然不符合相关标准，那么该产品只能作废处理。

　　3 选取合理的加工方法与工序

　　对数控车床加工工艺流程而言，合理的加工方法、工序也是其优化改进的要点之一。

　　3.1 加工方法选择

　　在决定零件采取何种加工方法最为科学合理时，应当参考工件表面的粗糙度、加工精确度等，以两者均能够满足相关设计标准需求为前提去选择。在选择加工方法时，应当对零件规格、外部轮廓、热处理等技术需要进行全面考量，如此方能选出最规范、最可靠的加工方法，在实际选择过程中，应当以相同层次的加工方法为中心。根据具体生产设施设备，在选择加工方法时应当将箱体表面孔的位置、直径等参数当做主要参考数据。若是箱体表面孔较小，那么应当选取铰孔方式予以操作；若是箱体表面孔较大，那么应当选择镗孔方式予以操作。除此之外，也要根据真实生产进度，通过合理有效的加工方式来提升生产效率，减少生产成本。

　　3.2 加工工序选择

　　运用数控车床对零件进行加工时，其程序步骤通常比较集中化，所以在选取加工工序时，应当尽量将所有或者绝大多数工序在一次装夹中做完，该条件应该当做加工工序选择必须要遵守的原则之一。详细而言，即设计工作人员应当根据零件图纸斟酌思考该工件能否一次装夹操作完毕，如果实在不能一次装夹完成加工，那么应当最大程度降低替换刀具的频率以及装夹频率。对工序进行划分时，加工精度以及效率一定要引起高度关注，在相同表面进行加工时，应当严格遵守"粗加工→半精加工→精加工"的顺序进行，遇到特殊情况也可以将全部表面的粗加工和精加工分开操作。

　　3.3 明确最佳加工路线

　　在明确最佳加工路线时，应当对以下几方面提高重视，分别是：

　　（1）基本原则。明确加工路线是数控车床加工工艺流程改进优化的重点核心，在确定过程中应当遵守基本原则：加工路线要最短、数值核算要简便快捷、点位控制以及定位准确性要加强，如此方能最大程度节省空刀时长以及程序段、削减编程工作量，确保加工零件的精确度。

　　（2）具体路线确定。点位控制数控车床并不需要对刀具的活动途径进行分析研究，只用满足定位精确度需求即可，所以走刀途径的设定应当是在空中的路程最短。确定最佳加工路线时，还应当注重刀具轴向的运动长度，该长度极易受到工件孔洞深浅的的影响。比如数控车床车螺纹，在进给机构速度提升或者降低时，一定要防止产生切削现象，这对引入距离与超越距离提出了要求。在车削平面零件时，通常会选取立刀侧刃，但是该方式会留下一些接刀痕迹，对此，相关工作人员一定要注重刀具的切入、切出步骤的设计，借此消除接刀痕迹，从而为零件表面质量提供有力保障。

　　（3）轮廓加工路线。在车削外表面轮廓的环节，需要画出工件曲线的延长线，并在该延长线上对车刀的切入点、切出点予以设定，该行径可有效杜绝零件表面出现划痕问题，进而提升零件外表面轮廓的光滑度。在车削零件内轮廓表面时，应当将车刀的切出或者切入线路设置在零件轮廓的法线位置，并在两个几何元素相交叉的节点部位确定切入点以及切出点。需要格外注意的是，在对零件轮廓进行加工时，不得发生中途停顿问题，不然在弹性变形平衡情况下，这些零部件极易由于暂停导致不平衡，零件表面也会出现加工划痕。

　　3.4 工序卡制定、刀具安装设计

　　（1）工序卡制定。跟常规车床对比而言，数控车床的加工工艺具备较大的特殊性质，主要是因为工序繁琐复杂，成本偏高，功效齐全，技术较高等，所以在实际生产制作环节，数控车床大多数会担负极其繁琐、难度较高的加工程序。数控车床的编程跟其自身加工流程息息相关，所以在设计制定工序卡时一定要科学严谨，尤其是编程说明、编程原点、对刀点、车削参数等都要了解清楚。编程说明主要是指车床型号、程序编号、使用刀具半径补偿、镜像对称加工方式等方面，在实际编程环节，应当尽可能将不必要的、无用的流程环节予以削减，同时也要科学规范的确定编程原点、对刀点，遵循"先粗后精"原则以及"由近及远"原则。

　　（2）刀具安装设计。该环节对数控车床加工工艺流程优化改进来说是最末尾的阶段，其不但要统一编程、设计、工艺的基础，还要尽量削减装夹频次，同时最大程度减小人工调节问题的发生率。如果零件加工数目较少，那么夹具应当根据数控加工特质跟标准需求相符，借此令车床坐标系和工件之间的规格关联更加一致。此外，还要确保车床跟夹具的坐标方位固定程度满足设计需求，注重组合夹具、可调节式夹具、其余通用夹具的合理有效运用，借此减少数控车床加工需要的准备时间、节约生产成本，提高企业的效益。

　　4 实例分析

　　4.1 刀口散热器加工难点

　　本次实例探究对象是LED灯具中的刀口散热器，主要是为了提高研究的实践意义。平均每盏LDE灯都必须要配置散热器，而且该领域对于刀口散热器的需求量也较大，因此，刀口散热器如何高效高质的大量生产，是当前行业所重点关注的问题之一。现如今在加工刀口散热器时，基本流程有：筛选铝条材料→拉削成散热片→切割成为合适的方形坯件→车削成型。在这些生产步骤中，需要用到的工具器械有拉床、锯床、数控车床等，然而前两个工具的操作流程极为简便快捷，且无太大技术难度，但是数控车床车削成型步骤却难度较高，也是刀口散热器加工生产的最大难点，比如：（1）定位和装夹难度较大；（2）片状材料在车削时极易产生打刀问题，而且加工环节会出现较大噪音，铝材料出现粘刀的几率也很高；（3）散热片对外在形象质量要求极为严格，想要挑选在极为合理的刀具十分困难；（4）生产数量过多，对生产进度、效率提出了更高的要求。以上都是刀口散热器在实际加工过程中遇到的难点。

　　4.2 刀口散热器加工工艺流程的优化改进

　　要想切实提高刀口散热器加工的效率以及质量，一定要优化并改进之前的数控车床加工工艺流程，详细优化改进措施如下所述：

　　（1）刀具筛选。由于加工零件结构为片状，而且选取的切削模式为断续法，所以相关技术人员选取高速钢车刀、机夹金刚石车刀以及机夹硬质合金刀三种刀具进行对比试验，通过对比发现，成本较低的高速钢车刀难以满足生产量较大的需求，而使用期限偏长的机夹金刚石车刀价位偏高，且对设备也有一定要求，所以最后选定不需要高光同时成本不高的机夹硬质合金车刀，还为其配备了相关铝材车削的硬质合金刀粒。

　　（2）数控车床选型以及配置。一般情况下，刀口散热器的加工方式都是轻切削，所以在选择数控车床设备时，必备条件是轻便灵活，而C6132型号的数控车床正好与该要求相符，而且还能为车削加工环节的轻便、快速、灵活提供强力保障，因此最终选择的是C6132型号数控车床。此外，为了充分满足高效率生产的实际需求，应当安装自动松紧结构的车床卡盘、换刀迅速的排刀架。

　　（3）工艺流程优化。选择完毕刀具、数控车床型号以及相关配置之后，技术工作人员以及操作、装夹、切削为中心进行了多项试验，然后对工艺流程进行了确定。（1）通用生产环节改良。装夹模式、配套钢环卡盘都要进行改进优化，如此方能显著提升刀口散热器生产时每个阶段的效率和质量。其中在改进优化装夹模式时，需要对圆形以及方形装夹予以充分设计，同时应用焊接方式将加紧部位的钢环与卡盘软爪对接，进行装夹卡爪的操作；应用配套钢环卡盘的优势时能够加强车削的生产效能。最后得出结果，自从对夹具进行改进优化以及车削工艺配套之后，仅用两台数控车床就能够完成刀口散热器的大批量配合加工，加工效率也高达每个班次至少500个。（2）生产专用夹具。在正常运转数十天之后，由于自制夹具的原因，加工效率的提升已经进到了瓶颈期，并且偶尔也会发出车削噪音和较强的震动感，对此，企业相关工作人员专门研发设计出了散热片专用夹具，利用螺纹将夹具和数控车床主轴拉杆进行连接，左侧是片状装夹散热片，周向定位则是通过键槽操作完成，拉紧定位面为60°角的锥面。新型夹具确定之后，技术人员根据夹具特性对刀口散热器加工工艺流程进行更加深入的改进优化，尤其是加工工艺参数、刀具安装等环节，这让刀口散热器的批量配合加工效率得到了大幅度提升，平均每班次生产600个，而且加工环节安全稳定，只需要一台数控车床即可实现，加工过程分为1刀开粗、1刀精车，优势众多。由此可见，对数控车床加工工艺流程进行优化改进的意义与价值极高。

　　5 结语

　　综上所述，数控车床在实际加工过程中，效率、精度是其核心要素，对加工工艺流程进行优化改进能够有效提升加工效率和精度，同时还能够节约企业经济成本，提升企业经济收益，这对数控车床产业未来的稳定健康发展有重大现实意义。