關于機加工藝參數細化的探討

史紅艷， 鄭秀琦， 魏垣偉， 武 德

（山西北方機械制造有限責任公司， 山西 太原 030009）

引言

目前，國內大多數工藝規程中不涉及任何工藝參數，已不能適應先進設備、人員技術水平日益變化的需求，不能有效地指導工人操作。操作人員更換時，由于對加工設備與零件不熟悉，須重新選配刀具、摸索工藝參數，不利于保證產品質量，此外，工時定額人員制定工時無可靠依據，影響制造成本準確核算[1]。針對此狀況，以某產品典型零件為示范，研究加工工藝參數，以改善目前存在的問題，同時為工藝CAPP的建設提供基礎工藝設計、工藝數據等可靠的數據庫支撐，為公司信息化建設奠定基礎。

1 切削用量的選擇原則

合理的切削用量是指刀具切削性能和機床動力性能得到充分發揮，在保證質量的前提下，獲得高生產率和低加工成本的切削用量，因此在選擇切削用量時，考慮的側重點也應有所區別。

粗加工采用較低的轉速、較大的吃刀量、較大的進給量來保證較高的材料去除率；在半精加工及精加工時采用較高的轉速、較低的吃刀量、較小的進給量保證產品的尺寸精度及粗糙度。

2 切削參數確定的方法

1）查表法。確定切削參數時，按照目前的生產條件，通過在相關工具書及切削參數手冊上進行查表，確定切削參數。

2）實驗法。按照實驗方法將確定的幾組數據分別進行試驗，依據技術指標要求，通過對試驗結果的對比，確定切削參數。

3）理論計算法。根據相關切削加工理論及計算公式計算得出參考值。

3 切削參數的確定流程

通過手冊推薦數據（查表法）與現場采集數據進行比較的方式，綜合應用上述三種方法來確定切削參數（見圖1）。

圖1 切削參數確定流程圖

當手冊推薦數據與現場采集數據兩者一致時，將切削參數直接納入工藝；當兩者不同時，將通過理論計算法得出一組數據與現場采集數據比較，當兩者相同時，將切削參數納入工藝，當兩者不同時，采用實驗法來確定切削參數[2]。

通過項目組將手冊數據與經驗數據對比發現，兩者基本一致的切削參數占比達到95%以上，部分切削參數需要通過實驗法和理論計算法來確定。

4 切削參數的主要工作

4.1 為方便工藝參數收集

4.1.1 工藝參數細化數據記錄表

1）工藝參數細化數據記錄表與工藝參數與機加工序內容相結合。

2）從現場采集數據、手冊推薦數據、實驗數據等三方面對數據進行采集；可以對數據進行直觀比較，便于觀察。

3）記錄表明確對刀具材料情況采集，彌補了傳統僅反映刀具結構而忽視刀具材料的缺陷。

4）記錄表從工藝的第一層級——工步開始進行采集，明確了零件名稱、代號、工序號、工序名稱、工步內容、加工余量，表面粗糙度等要求，增加了數據采集量。

5）數據采集涵蓋了主軸轉速（切削速度）、進給量、切削深度、走刀次數、加工長度、加工精度、生產工時、輔助工時等10方面的數據。

4.1.2 新機加工藝規程卡片

結合工廠現用的工藝卡片內容，提出對機械加工工序卡片（包括數控工序卡片）部分內容進行完善的項目：一是在“機械加工工序卡片”中新增“主軸轉速（切削速度）、進給速度、切削深度、進給次數”等工藝參數項；二是在“數控工序的工序卡片”中新增“刀具規格、主軸轉速、（切削速度）、進給速度、切削深度、進給次數”等工藝參數項。

4.2 切削參數的收集整理

4.2.1 完成零件經驗數據的收集

跟蹤生產，采集記錄實際操作工藝參數數據，包括主軸轉速、切削速度、進給速度（進給量）、切削深度、走刀次數等，為工藝參數計算、確定及細化提供可靠依據。

4.2.2 查閱資料

查閱各種手冊及各種設備資料，根據車削、銑削、鏜削等不同切削方式；依據材料、熱處理狀態、刀具材料、表面粗糙度、切削液等查找推薦的經驗切削要素，獲取經驗切削要素。

4.3 重點工序切削參數的計算、校核

結合刀具材料、刀具角度、刀具壽命及工件材料、強度、硬度等條件進行切削速度、切削力等的理論計算，并根據實際加工條件，合理選擇修正系數，通過參數計算法來對經驗數據進行校核，確定最佳切削參數，并進行實際驗證，確認參數的最佳組合，納入工藝規程。

4.4 DOE實驗驗證

針對零件材料特征，在數控切削條件下，利用正交試驗的方法研究在車、銑、磨等加工過程中涉及的有關參數問題，發揮設備、刀具材料、冷卻液較佳的組合就能獲取最佳工藝參數，達到提高加工質量、降低生產成本之目的。

4.5 切削參數數據庫的創建

1）應用office access軟件建立火炮典型零件切削工藝參數數據庫，切削參數主要包括主軸轉速、切削速度、進給量、切削深度、走刀次數。

2）建立了數據查詢、錄入窗體，通過目標查詢，可生成報表。

3）完成了身管、炮尾、閂體、炮口制退器、復進筒、節制桿六種零件部分切削工藝參數的錄入，共生成車削、銑削、磨削、深孔鏜削等7個工種的230條的切削參數數據。

4）切削參數數據庫作用：通過建立切削參數數據庫，提升了火炮加工的傳承能力，形成典型零件的工藝參數模板；細化工藝，規范操作，提高了工藝文件的可指導性及零件加工一致性[3]。

4.6 工藝CAPP的設計

1）建立結構樹，利用已與CAPP軟件鏈接的“機加基礎數據庫”已形成的成果，比如設備庫、刀具庫、夾具庫的相關數據，結合新設計的工藝規程卡片，完成零件的CAPP設計。

2）對零件電子版工藝文件中所有尺寸的公差數值化，在工藝內容及工藝附圖上標注了具體偏差值，比如長度尺寸未注公差、角度尺寸未注公差等。

3）查閱刀具資料，生產現場調研，細化了刀具種類及材料、涉及數控刀具，在新設計工藝規程卡片里注明刀具牌號、設備名稱、設備型號等。

4）工藝規程CAPP設計便于統一管理，資源共享，便于修改、查閱等，為典型工藝規程的設計奠定基礎。

5 結語

工藝參數是一項嚴謹、細致、繁瑣的工作，隨著數控化技術的進步，需要科學制定詳實的工藝參數，應用office access軟件建立參數數據庫，并與CAPP工藝設計、機加基礎數據庫等鏈接，完成新型的工藝規程，以指導生產，便于加工制造規范操作，提高加工質量的一致性與生產效率。