試論數控機床在鐵路貨車車軸制造加工中的應用

摘 要：該文針對貨車車軸在數控加工中的編程與設置過程進行了分析，說明在其加工中數控機床的優勢十分明顯，完全可以保證加工的精度，以適應貨車生產與發展的需求。

關鍵詞：數控機床 車軸加工 加工工藝 編程過程

中圖分類號：TG3文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-01

數控機床在應用中所依靠的是計算機對其進行工作指揮，在工作中將一些列的數字指令輸入到計算機中，以此控制機床的各個部件完成對零件的加工。在加工的過程中應用的原理就是先對零件的尺寸與工藝進行分析，然后將零件的基本信息變為代碼與程序，然后按照程序的指令機床完成復雜的指令執行，進而控制伺服系統進行分配，完成多種復雜的加工動作最終完成零件的加工。而在復雜部件的精確控制下，零件的加工余量和給進參數等都可以在計算機的控制下更加的精確，而這就可以保證加工的精度更高，尤其是對復雜零件的加工，完全可以保證其加工的質量，所以數控機床是當代大批量精細加工中不可缺少的重要設備。如：隨著鐵路建設的大幅發展，對車輛的速度要求也隨之提高，所以鐵路貨車車輛的車軸加工質量要求也隨之提高。如新型的車輛在車軸的上要求其承載性能提高且加工的精度更加細化。車軸的不同直徑的相互過度由不同的半徑的圓弧構成，在普通機床上由人為控制是不能達到其精度需求的，所以必須借助數控機床來完成對其的整體化加工，下面就以此為例分析數控機床在貨車車輛中的應用。

1 數據編程與控制

數控機床的程序編制，在實際的應用中對數控機床的編程有自動和人工兩種，人工編制是自動編制的基礎，人工編制主要是針對零件的加工工藝和數據等進行程序編制，面對復雜性較高的貨車車軸，主要采用的是人工編制。數控系統，在數控系統中因為不同的加工特征而有不同的控制系統，如德國與西班牙等系統，其中在這些系統中，日本的數控系統具有較強的插補功能，且人機界面方便操作，是大多數國內廠家采用的控制系統，這里的加工也是在該系統的幫助下完成的。

2 數控加工貨車車軸的過程分析

在對貨車車軸的加工中，其毛坯在進入到自動加工前已經進行了定位的成孔，其整個長度和周身部分的直徑都已經經過定尺，在后續加工中不需要進行大范圍改動。毛坯軸進入到自控加工中時對其進行粗車、精車、滾壓、組裝、軸頸磨削等，最終達到設計標準。其中車軸的輪座和防塵板等結構的加工余量最大，為了保證生產的效率，可以分機床流水作業的模式完成對軸承的粗車、精車、滾壓等。其中精車在數控機床上完成，并為后續加工保有余量。針對此工藝，數控機床的編程主要也是對此進行。

（1）在加工中首先確定的是裝夾方案，針對貨車車軸的基本尺寸與加工要求，在數控機床中采用的是托架定位，車軸裝夾以定位孔為標準位置，機床的前端與后端都為活頂尖。裝夾后尾部向前進行頂進鎖死，車軸由主軸上撥叉帶動進行旋轉。因為機床的中部有托架，所以車削只能分部進行，兩端分別進行車削。此時應注意，撥叉前端與車軸前端的接觸間隙，防止因為頂尖孔加深而導致撥叉與車軸端面頂死的情況，或者頂尖不到位而降低加工的精度。

（2）應明確進給的線路，這是整個加工中控制零件運動軌跡的重要要素，其控制的是刀具從起步到來看零件的運行軌跡，即進刀與退刀的點與路徑，這是編程的核心依據。如果可以合理的選擇進給的路線可有效的縮短空刀進程，提高效率，尤其是對循環加工的零件而言，效率提升與延長刀具使用壽命都是十分重要的。車軸完成粗車后，仍然只是在車軸的端面和中心孔位置的定位，所以精細加工的過程中應從車軸的端面開始，向車軸的中間位置開始加工，以此進行的加工方過程為對刀、起刀、斜線、直線等過程，并分別對不同的直徑完成車削加工，在多處的圓弧相切位置車削曲面、倒角等，直至完成對整個零件的加工，最后快速的退刀至起點位置，準備下一次加工。

按照加工零件的路線設定，這樣既可按照每一個步驟進行程序的指令選擇，這就是編程的最基本步驟。如選擇快速移動指令、直線插補指令、平面順時針指令、保證速度指令等等，將這些指令結合起來就完成了對數控加工路線的設定。

（3）確定系統坐標系。在車削過程中，必須在工件上確定一個加工的原點，及以某一個點為基準進行旋轉等控制，并以此建立一個工件的坐標系統。工件的坐標是保證編程簡單化，尺寸換算簡單化，誤差最小化的重要基礎。為了提高零件的加工精度，方便計算與程序編制，通常將加工程序的原點設置在車軸軸線與前端面的交叉點，這樣就可保證程序基準與設計、組裝等的標準統一。

（4）刀具選取。在完成編程的時候還需要考慮刀具的選擇，在放大的情況下刀具的接觸點不是一個理想化的點而是一個圓弧，所以在進行倒角和斜面加工、圓弧切削的時候都會出現不足或者過量的情況。此時控制系統會利用自身設定對刀具進行補償，通過不同的補償指令控制人員可以自動控制刀尖的運動模式，以此避免出現切削不足或者過量的情況。但是生產前必須對刀具進行合理的選擇，并針對刀具的型號來選擇補償指令這樣才能達到加工精度。

（5）切削用量的選擇。車削用量是對刀具切削過程的控制，及對深度、進給量、速度等的限定，在數控加工中應安裝工藝手冊選擇不同的切削用量來配合車軸的加工，如要達到Ra1.6標準就需要控制吃刀深度為0.3～0.5 mm，進給量則為0.1～0.2 mm/r，切削速度則應按照車刀材料和車軸而定。

3 結語

綜合上面的分析可見，在貨車車軸的加工中，因為其精細加工的精度要求較高，所以必須借助自動化設備來保證加工精度與效率，此時數控機床的應用就可突出其優勢。同時配合合理的工藝設置與編程就可達到加工的目標。

參考文獻

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