数控车床加工精密薄壁零件工艺浅析

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摘要：本文首先对数控车床加工的工艺特点进行了阐述，其次对数控车床的加工方法进行了说明，提出技术人员应做好零件装夹工作、优化加工流程等与步骤等观点，最后重点研究了与零件数控车床加工有关的工艺实践，帮助有关人员了解零件的结构特点、装夹方案和加工过程。事实证明，相关研究为不仅为薄壁零件的高质量加工提供了参考，还有利于提高零件加工质量，具有较强的理论价值和现实意义。

关键词：薄壁零件；精密加工；数控车床

0引言

近几年，由于精密薄壁零件具有质量轻、结构紧凑等优势，已被广泛应用在汽车、航空与机械制造领域中，为各行业发展提供支持。由于零件本身刚性差、强度不足，对其进行加工时极易出现变形问题，影响零件加工质量与精度。为改善上述问题，本文选取薄壁零件作为研究对象，先分析了数控车床工艺的应用价值，随后对该工艺技术的特点、方法与实践内容进行深度剖析，供相关人员参考。

1数控车床加工工艺特点

数控车床加工对象以回转体零件为主，若零件具有以下特征，便可采取数控加工方案：一是对精度所提出要求较高。二是对表面粗糙度具有严格要求。三是表面形状相对复杂。四是有较为特殊的螺纹。另外，该工艺还可被用来对零件进行淬硬处理。相较于传统车床，数控车床的特点主要体现在三个方面，首先是高难度加工，以内成型面零件为例，由于此类零件的特点是肚大口小，仅凭借传统车床往往无法完成高效加工和检测的工作，数控车床强调利用加工程序对车刀运动轨迹进行控制，可借助数控功能对薄壁零件进行高难度加工。其次是加工效率极高，为保证加工效率达到预期，有关人员可选择以数控车床为载体，通过新增控制轴坐标的方式，使一台车床具备同时对多个零件进行加工的功能，另外，这样设计还有助于自动化加工目标的实现[1]。与传统车床加工相比，利用数控车床进行加工的工序更为复杂，加工作业需要满足的要求也更高，这点需要引起重视。最后是加工精度理想，薄壁零件的尺寸精度往往能够达到1mm左右，零件表面的粗糙度以Ra2mm较为常见，回转体等薄壁零件均能够通过数控车床完成加工工作。

2数控车床加工精密薄壁零件的方法

2.1薄壁零件特点

薄壁零件指的是壁厚在1mm以下的金属零件，其特点可被概括为结构硬度高、整体质量轻以及材料消耗较少，现已在工业领域得到广泛应用。对薄壁零件进行加工时，由于其整体强度偏低，不仅加工难度极大，出现工艺质量问题的概率也较常规零件更高，若不及时解决上述问题，将给零件功能性造成巨大影响，对数控车床加以应用是大势所趋。虽然引入数控加工技术可使零件精度和质量得到改善，考虑到该技术极易被工艺、机床还有刀具因素所影响，要想使其优势得到充分发挥，关键是要对加工技术进行升级，促使加工工艺朝着更加科学且完善的方向前进。

2.2做好零件装夹

研究表明，数控加工质量将给零件质量产生深远影响，在科技发展速度极快的当今社会，数控技术已逐渐走向完善，开始有大量企业选择利用仿真技术完成工艺加工。在此过程中零件装夹问题需要引起重视，这是因为薄壁零件对加工精度所提出要求极为严格，要想使零件质量得到保证，关键是要对其刚性进行减弱，通过装夹的方式，达到提高零件精度的目的。在对零件进行装夹时，有关人员可酌情做出调整，以确保装夹具备良好紧凑性为前提，加大对回转力矩阵加以控制的力度。另外，考虑到装夹本身极易被主轴所影响，只有以主轴顶端为载体，对重心控制进行集成，才可使各项工作按照预期流程开展。对相关工作加以落实时，以下内容需要尤为注意：一是以现场情况为依据，对装夹位置和力度加以确定，严格控制零件形变量，使其精度得到改善。二是对零件材料进行科学选择，结合悬梁伸缩系统所表现出特点，控制惯性力度，确保零件质量与精度达到预期水平[2]。三是通过平衡调整，解决装夹所存在的振动问题，避免零件质量受到不必要的影响。

2.3设计工艺流程

对工艺流程进行科学设计，既能够使加工零件的效率得到提高，还可以使零件进度有所提升。随着数控车床的加入，零件质量将上升至全新高度，不仅加工环节出现失误的概率有所降低，加工速度也会更接近预期。要想使数控机床优势得到更加充分的发挥，关键是有切实可行的方案和明确的工艺流程作为基础，确保薄壁零件较易出现的变形问题得到有效解决。在前期准备阶段，由专业人员整理零件加工所涉及的各方面因素，包括但不限于几何切割面及受力因素，在保证切割流程有序开展的基础上，提升方案设计具有的合理性。此外，仿真技术的出现也推动了零件加工工艺的发展，有关人员可利用仿真技术对零件加工所需数据进行演算分析，获得可为加工质量提供保证的理论基础，通过对零件精度进行提高的方式，使零件质量达到相关要求。此外，为保证工艺质量达到预期，有关人员计划以加工方法、工艺方案为落脚点，对相关技术进行全面优化。一方面，出于使孔所呈现出状态始终处于可控范围内的考虑，对零件进行精密加工时，应优先选用光一刀技术，通过对加工质量加以提升的方式，为加工效果提供保证。结合实践所积累经验可知，有关人员应以零件加工情况为依据，对加工机器进行选择，真正做到既提升加工强度，又强化零件所具有稳定性，将零件损坏概率降至最低。另一方面，以设计需求为依据，先粗铣零件端面，再通过加热的方式对其进行整体加工，在此期间以下内容应引起重视：利用轴向压紧替代径向夹紧，确保零件仅承受轴向力，从而有效解决零件加工环节较为常见的夹紧变形问题。待上述加工环节告一段落，有关人员应及时对零件进行退热，为后续的精加工提供便利。精加工的重点是提前确定余量，以免由于余量不足，导致加工作业难以有序开展或内圆设计形态无法被修正[3]。

3数控车床加工精密薄壁零件的工艺实践

3.1零件结构分析

回转体零件所使用材料是45#钢，零件毛坯尺寸是Ф54mm×120mm，要求有关人员以设计图纸标明尺寸及要求为依据，利用数控车床对零件进行精密加工。该零件右端的特点如下：端面平齐，外轮廓有单线外螺纹一个，退刀槽一个，凹圆弧面一个，圆弧倒角两个。左端特点同样为端面平齐，外轮廓共有三个平底槽，各平底槽的深度及宽度相等，内轮廓采用口大内小的设计，有内圆柱螺纹一个、内退刀槽一个及锥面两个。

3.2装夹方案设计

利用数控车床对回转体零件进行加工，首选装夹方式为三爪装夹，由于零件整体长度较短，通常不需要对其进行顶尖支撑。具体装夹方案如下：第一步，对零件左端进行加工，将毛坯相对平整的部分作为粗基准，通过装夹的方式固定在卡盘上，将零件外伸长度控制在50mm左右，选择45°的外圆车刀作为主要工具，由专业人员利用外圆车刀对端面进行手动加工，随后，利用中心钻在指定位置钻出中心孔，借助Ф20mm规格的钻头对底孔进行加工并进行数控加工。第二步，以左端面为精基准，利用120mm长、0.2mm厚的铜皮将其完全包裹，将加工完毕的外表面夹紧。对于需要大量加工的零件，有关人员可利用软爪对零件右端进行装夹，这样做可省略找正步骤、提升加工速率。待装夹精基准的工作告一段落，便可利用外圆车刀对端面进行加工，在保证端面长度符合要求的基础上，完成数控加工及后续工作[4]。

3.3加工工艺过程

在加工以套类、盘类及轴类为代表的回转体零件时，优先选择数控车床加工，旨在确保零件形位精度、尺寸精度还有表面粗糙度达到相关要求。对零件进行加工的流程如下：首先，由专业人员分析零件设计图纸，根据图纸所提出要求，分别对基点和节点进行计算，确定装夹作业结束后零件所对应坐标系。其次，对加工方案进行设计，具体内容包括确定装夹方案与加工顺序，科学选择刀具并调整加工余量，视情况选择切削液以及切削用量。再次，对测试程序进行编制，将加工程序输入对应的数控车床。最后，在对零件和刀具进行装夹的基础上，完成零件检测工作。事实证明，只有按部就班的完成上述步骤，才能在保证零件加工质量的基础上，缩短数控车床加工用时并节约能源，使车床磨损率得到控制，刀具寿命及劳动生产率也会得到显著提高。实际加工中以下内容需要引起重视：一是在选择刀具时，有关人员应以零件特点和需要达到的要求为依据。对本文所讨论回转体零件而言，其右端及左端所使用刀具存在明显差异，右端需要用到35°的外圆车刀、60°的外径螺纹刀以及3mm的外切槽道，左端则需要在上述刀具的基础上，新增Ф16mm规格的内控车刀。二是对加工余量进行确定的依据通常是加工工序，对长度和外圆轮廓进行粗加工时，加工余量应被控制在0.4mm左右，对长度和外圆轮廓进行半精加工时，余量调整为0.2mm。而对长度及内圆轮廓进行粗加工需要预留的加工余量，通常在0.3mm~0.5mm之间，在进行到半精加工环节时，有关人员可将加工余量更改成0.1mm。三是基于道具和加工材料等因素确定切削液类型，在本项目中，有关人员指出应对油性切削液加以应用，切削用量以加工手册为准。

4结论

综上，本文以精密薄壁零件的加工作为研究课题，分析了数控车床技术在零件加工中的应用价值。研究表明，将数控车床应用在精密零件的加工中并对具体加工流程进行控制，有利于实现预期目标，确保零件加工符合精细化与可控性原则，得薄壁零件具有良好的加工精度与应用性能。

参考文献：

[1]高显胜，周扬，李泽宇，等.大型非封闭圆薄壁铸铝合金零件车削加工[J].金属加工（冷加工），2020（11）：69-72.

[2]李小曼，李善良，张冶，等.大直径薄壁导管数控弯曲成形技术浅析[J].轻合金加工技术，2019，047（011）：47-51.

[3]王良，周金强，何晓青，等.大直径薄壁框类零件的五轴联动加工工艺优化[J].制造技术与机床，2020（09）：7-11.

[4]黄志伟，李珊.基于变形控制的薄壁板状压铸件加工精度保证[J].特种铸造及有色合金，2020，40（03）：66-68.

作者:关海英 雷彪 单位:内蒙古机电职业技术学院