金屬薄板在普通機床中的加工工藝分析

（溫州市職業(yè)中等專業(yè)學校，浙江 溫州 325000）

傳統(tǒng)機床加工工藝采用固定式裝夾，且部分存在刀具選擇不合理的現(xiàn)象，當加工金屬薄板時，由于裝夾的不確定性，以及加工的不科學性，存在加工精度較低的問題[1]，為此提出了金屬薄板在機床中的加工工藝分析。利用六點定位方式，對機床金屬薄板進行裝夾，通過機床切削量的確定，以及刀具的選取，實現(xiàn)了金屬薄板在機床上采用的加工方法分析，實驗結(jié)論表明，提出的加工工藝具有較高的加工精度，適合于對薄板進行切削。

1 機床金屬薄板的裝夾方式與切削量的確定

在機床加工過程中裝夾不穩(wěn)，會造成加工對象偏移，嚴重的會使加工對象報廢，為此在機床加工過程中，正確的裝夾尤為重要，金屬薄板的裝夾與常規(guī)工件的裝夾不同，因為金屬薄板厚度較小，采用常規(guī)裝夾方法很難對其進行定位，傳統(tǒng)機床裝夾方式為虎鉗直接夾緊裝夾，這種裝夾方式適合2.5mm～3mm的金屬薄板，若夾持深度過大，零件會發(fā)生變形保證不了金屬薄板的形狀與尺度精度，這種裝夾方式需要的輔助時間少，裝夾方便，省去工裝夾具的制造成本和制造時間，在小批量生產(chǎn)和單件試制生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，本文機床所使用裝夾方式為六點定位方式進行裝夾。在對金屬薄板進行裝夾過程中，應(yīng)滿足完全定位的要求，不可出現(xiàn)過定位、欠定位、不完全定位的現(xiàn)象，針對平面工件可采用固定支撐、懸浮支撐、可調(diào)支撐進行定位，對于圓形工件可采用定位銷支撐、圓錐銷支撐。盡量減少基準位移誤差，夾緊力不易過大，為此最好借助扭力扳手進行輔助夾緊，其中，金屬薄板件越厚需的夾緊力則越大。也可選用專用夾具、可調(diào)夾具對金屬薄板進行裝夾，專用夾具與可調(diào)夾具需滿足六點定位，限制金屬薄板各個方向的自由度，以實現(xiàn)固定的作用。

在對金屬薄板進行加工時，其金屬薄板的加工切削量通常要小，又因為薄板受刀具壓力，金屬薄板易產(chǎn)生變形，為此在加工金屬薄板過程中，金屬薄板的切削量應(yīng)盡量小，以滿足金屬薄板本身強度抵抗外力變形。用有限元法模擬機床切削厚度、卷曲形狀及金屬薄板的內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變的分布等等，刀具切削量模擬計算公式為如下所示：

T為刀具壽命，v為切削速度，f為進給量，ap為切削深度，C2，p，q，r為實驗常數(shù)。

2 機床切削刀具的選擇

機床在加工過程中廣泛的使用刀具與被加工工件進行接觸，刀具的選擇將直接影響機床的加工精度和加工效果，針對加工不同類型的薄板需選擇與其相對應(yīng)刀具，加工較厚薄板，選用硬度較大的刀具進行加工，機床切削刀具的選擇是根據(jù)材料的硬度進行選擇的。則有刀具選擇牌號對應(yīng)表，如表1所示：

表1 刀具選擇牌號對應(yīng)表（部分）

上表中，針對不同型號薄板加工時，使用推薦的刀具牌號，推薦牌號均為硬質(zhì)合金刀具，其硬度均能滿足加工要求。在未選擇推薦的刀具時，應(yīng)注重選擇的刀具硬度應(yīng)大于被加工薄板硬度。

刀具磨損率預(yù)測是預(yù)測機床刀具磨損的基礎(chǔ)，為了能夠定量的表示磨損量，在總結(jié)個各種刀具壽命的前提下，根據(jù)經(jīng)驗預(yù)測計算刀具磨損率，計算方式如下所示：

k，M，H，L，N0為實驗常數(shù)，此模型預(yù)測精度較高。

3 實驗分析

為了驗證提出的金屬薄板在普通機床加工過程中的精準度，兩臺機床同時采用不同的加工工藝進行機加工，加工過程中隨機選取8張薄板（厚度1.0mm、2.0mm、1.5mm、2.5mm、3.5mm、3.0mm、4.0mm、4.5mm）進行切削試驗，將薄板兩兩一組進行分組并編號，分別為1#、2#、3#、4#。在同一組薄板下分別利用兩種機床加工工藝對薄板進行切削。

首先對編號1#中的一張薄板進行切削，然后在利用提出的機床加工工藝對編號1#中的另一張薄板進行切削。依此類推，分別完成2#、3#、4#的試驗。

將利用傳統(tǒng)機床加工工藝，以及本文所研究的普通機床加工工藝進行加工進行對比分析，得出實驗數(shù)據(jù)，將對兩種機床加工工藝對薄板進行切削的實驗數(shù)據(jù)進行精準度對比，得出實驗結(jié)果對比表，如表2所示：

表2 試驗結(jié)果對比表單位粗糙度/mm

根據(jù)實驗對比結(jié)果表可以得出，傳統(tǒng)機床加工工藝加工出的薄板粗糙度最大為0.201mm，普通機床加工工藝加工薄板的最大粗糙度為0.024mm，得出應(yīng)用提出的機床加工工藝在對薄板進行切削的過程中，較傳統(tǒng)機床加工工藝加工精度提高85.62%。適合于對薄板進行切削。

4 總結(jié)

本文提出了金屬薄板在機床中的加工工藝分析。基于裝夾方式、切削量、切削刀具磨損計算，實現(xiàn)了機床對金屬薄板的精確加工，實驗結(jié)論表明，提出的加工工藝具有較高的實際應(yīng)用性。