淺析數控軸類零件加工工藝設計

張凈 王海彬

摘要：隨著人類生活水平的日益提高，在人們生活中，機電設備的使用量越來越多。各類高精密機械零件僅僅靠傳統的加工方式進行加工是遠遠無法滿足時代發展的需求的。因此，世界上的一些先進的國家便開始進行這方面的研究。在二十世紀中葉，美國科學家便宣布了數控機床的研發成功，隨后對數控機床進行不斷的完善，當今數控機床在工業生產的過程中已經起到了不可替代的作用。

關鍵詞：數控機床；軸類零件；加工工藝

1、數控機床概述

1.1數控機床的產生和發展

數控機床起源于1952年，是由美國麻省理工大學研制的，而我國進行數控技術的研發稍晚，大體可以分為以下四個階段：第一階段是1958年到20世紀60年代中期，數控技術開始研發階段；第二階段是20世紀60年代中期至70年代，我國數控技術逐步成熟并開始在一些領得到應用；第三階段是20世紀70年代到80年代，通過引進國外先進國家的數控技術，并加以消化和改進，我國的數控技術得到了進一步的提高；第四階段是20世紀90年代至今，數控技術的質量和種類有了新的發展。但是我們需要注意一點，我國的數控機床仍比較低端，大部分的高端數控機床仍需要從國外進口，進行高端數控機床的研究成為了急需解決的問題。相較于傳統的普通機床，數控機床在結構上減少了齒輪、軸類零件、軸承的數量，具有更好的可操作性。

1.2數控機床的使用范圍

現階段，數控機床被廣泛的應用于諸多領域，可以通過編程的方式對各種機械零部件進行加工，具有更好的適用性與實用性，但因為生產成本相對較高，所以其使用范圍受到了一定的限制，具體的使用范圍如下所示：加工精度要求高，形狀結構復雜的零件；嚴格按照既定標準、尺寸加工設計的零件；價值相對較高的零件。相對于傳統的普通車床，數控機床具有更高精度，運行狀態穩定、生產效率高、工作條件好等優點，而且數控機床在復雜零件的批量生產上，具有著更為突出優勢，可以明顯的降低加工費用，取得更高的收益。

1.3數控機床的發展方向

1.3.1高速化

近年來，我國迎來了機械制造業的春天，機械制造業得到了前所未有的發展，而作為機械制造不可缺少的工具，機床行業也保持著較快的增長速度，這其中數控機床成為了主要的增長點，不同領域對數控機床的要求不同，這就需要數控機床的研發速度跟的上行業的需求變化，比如航空領域的數控機床需要速度快、精密度高，電力行業的數控機床需要剛性高、大扭矩，而汽車行業需要用于生產線的專用機床。

1.3.2高精度化

在我國制造業技術革新速度不斷加快的背景下，我國的機械制造業正朝著高質量、高精度、高效率的方向發展。而近年來，我國對高端精密加工設備的需求量逐漸增大，尤其是高端的數控機床。數控機床需要向高精度的方向發展，通過各種熱變形、運動精度、補償的研究，使數控機床具有更高的精度，可見，低端數控機床的市場需求量會逐漸的變小。

1.3.3智能化

數控機床的智能化是目前較為熱門的話題，也是未來的一個重要發展方向，智能化可以為用戶制定更為系統和個性化的解決方案。

1.3.4大型化和微型化

隨著高精密產業的發展，數控機床的優勢凸顯出來，而且正向極端化的方向發展，更能適應我國大型機械的發展要求，而且能夠保證較高的精度。大型數控機床可以用于航空航天、半導體等零件的加工，而微型化的數控機床可用于微小尺寸和微納米級的加工需要。

1.3.5網絡化

在計算機和互聯網技術不斷完善的背景下，數控機床的網絡化成為了必然的發展方向，其可以實現數據參數共享、交流，便于對機床的運行狀態進行遠程監控。

1.3.6綠色化

目前我國正處于環境問題比較突出的階段，各種自然災害頻發，已經影響到區域的生態安全和可持續發展。在數控機床的生產過程中，需要消耗大量的能源和資源，而隨著人們對環境問題越來越重視，各種環保車床被研發出來，并取得了不錯的效果，綠色制造是未來制造業的發展發現，而節能環保的數控機床才能在激烈的競爭中保持優勢地位。

2、典型軸類零件的加工工藝

2.1軸類零件的功用、結構特點

軸類零件是比較常見的機械零件，在整個機械行業制品中所占的比例很大，應用很廣泛。按機構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸等。軸類零件在機械中承擔著于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩的作用。

2.2軸類零件的一般加工要求及方法

軸類零件中工藝規程的制訂，直接關系到工件質量、勞動率和經濟效益。盡管任一零件都有著多種的加工方法，但無論如何選擇都需要遵循一定的規律：首先要對零件圖進行分析，研究零件結構的特點、精度、材質等要求；其次，根據實際的條件確定合理的工藝規程。

2.3軸類零件加工的工藝路線

一般的零件加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工（對不需提高硬度部分）→淬火→車螺紋、鉆孔或銑槽→粗磨→低溫時效→半精磨→低溫時效→精磨。

3、軸類零件的加工

3.1軸類零件的分類

軸類零件是常用的設備零件，應用于各類的機械制造產品中。按照大小可以分為大型、中型與小型軸類零件；按照作用可分為普通與高精度型軸類零件；按作用還可以將軸類分為主軸與傳動軸類零件。

3.2軸類零件的加工路線

軸類零件在進行加工之前，應根據軸類零件的具體外形設計其加工的具體流程。一般是先根據軸類零件的圖樣分析，選擇毛坯的材料及尺寸；然后根據軸類零件外形的一些特殊位置設計一條合理的加工路線，再根據加工路線進行加工，最終實現軸類零件的批量生產。

3.3軸類零件加工步驟設計

軸類零件在進行加工設計的過程中一般采用以下的工藝流程：下料確定毛坯；熱處理降低工件材料硬度；粗加工成型并留精加工余量；進行半精細加工后，再對材料進行表面熱處理，提升零件的綜合機械性能；將加工的材料進行除刺打磨，進過時效處理，經精磨加工后獲得成品。

3.4數控機床加工刀具與切削量的選擇

刀具是整個加工的過程中起著至關重要的作用。在使用數控機床加工的軸類零件時，需要根據相關零件的形狀、精密度等問題進行刀具的選擇。在進行加工的過程中還需要考慮加工材料的強度與硬度，進而保證在加工的過程中，不會因為刀具本身的材質，影響切削的效果[4]。同時在進行加工方案的設計過程中，應該秉持盡量減少切削余量，提升工作的質量的原則進行加工，在不影響工程質量的基礎上，最大程度地降低材料與生產工時的浪費。切削用量的選擇，在粗車時，選擇大切深、大進給、低切削速度提高生產效率；在精車時，采用小切深、小進給、高轉速提高產品質量。

3.5編寫軸類零件加工的控制程序

加工程序的編寫是整個技工操作的核心，數控機床是由電腦程序進行控制機床操作。在整個數控機床的運行過程中需要有良好的程序控制。若要寫出高效實用性強的程序，就應該熟悉數控機床的基礎構造以及被制造的軸類零件的構造。同時編寫的程序還能經過對機床當前的運行狀態進行檢驗，保障了生產軸類零件的質量。

4、結束語

綜上所述，隨著科學生產力的提高，數控機床加工技術已經成為當下我國機械零件制造的重要保障。目前我們主要使用數控機床進行機械高精密零件的制造，但我國的數控機床技術還無法完全滿足時代的需求。我們對數控機床技術還在進行著不斷的研究，相信在未來，數控機床加工技術必定會更加先進，為保證我國經濟的高速發展提供技術上的支持。

參考文獻

[1]王小翠，李蔚，侯志敏.細長軸車削用量優化與加工變形差補償技術的研究[J].制造技術與機床.2007（10）

[2]陳堅.數控車削加工高精度圓弧[J].林業機械與木工設備.2009（12）

[3]周翀.基于環體機械零件加工工藝技術改進與夾具設計分析探討[J].廣東建材.2009（08）

（作者單位：1.沈陽金博氣體壓縮機制造有限公司；2.沈陽貴翔機械制造有限公司）