數控機床車削加工質量控制方法

馮利章

（江蘇省灌南中等專業學校， 江蘇 連云港 222500）

引言

數控機床車削加工技術是一種基于數字化技術與智能化終端的生產加工技術。此項技術在零件的加工生產中，可以實現數控生產的高精度控制，保證加工生產的成果具有較高的質量與驗收通過率[1]。根據目前數控機床車削加工技術的應用現狀可以看出，我國大部分數控操作的技術人員自身水平較高，他們在實際應用中可以根據加工中的突發性情況，及時采取有效措施進行處理。但隨著行業的持續化發展，機械設備與生產加工零件結構越來越復雜，僅按照單一的生產加工技術難以滿足組合零件的高精度生產需求[2]。在多種外界因素的聯合作用下，產出的零件會出現不同程度上的質量問題，尤其是在零件批量生產過程中，一旦編定程序出現誤差，便會對產出的零件造成不可逆的損傷，最終導致生產的成果質量不達標而被廢棄或返修。因此，有必要在生產加工中，采取可行的措施，對生產中各項參數進行實時把控，提升數控機床車削加工質量與綜合水平。通過此種方式，實現在保證生產效率的同時，提高現代化產業的數字化生產能力。

1 數控機床車削加工質量控制方法

1.1 合理選擇數控機床車削加工刀具

為了確保數控機床車削加工構件達到預期質量標準，需要在加工前根據加工構件的材料，選取相應的加工刀具。為了避免由于刀具變形造成的加工尺寸誤差大問題，應優先選擇由硬質合金材料構成的刀具，本文此次設計選擇YW-02 型號的硬質合金刀具作為加工刀具[3]。其在實際應用中具有耐磨、抗粘等優勢。在明確刀具類別后，根據加工中的實際需求切換使用不同型號的刀具。可選的刀具類型見表1。

表1 數控機床車削加工刀具可選類型

1.2 加工工序設計

完成加工刀具的選擇后，優化加工工序。具體過程為：確定數控機床車削加工中的起刀點，將其作為刀具相對于構件而言的相對運動點。同時，建立數控機床空間坐標，明確在此空間內刀具與待加工構件兩者之間的空間關系，使用程序編譯的方式設置加工中的換刀點，避免在加工中由于換刀位置誤差造成的加工誤差。

在此基礎上，為了滿足加工過程中構件的精度需求，優選CAK5647Di FANUC 0i mate 類型的數控機床，根據不同類型構件的特點改進構件夾裝方式。在進行構件的粗加工時，在其左邊位置預留法蘭工藝，在工藝內孔位置進行刀具切換，完成構件螺紋等細部結構的精加工[4]。完成內部結構的精加工后，在構件的外表面使用芯軸進行夾裝。具體步驟為：使用三爪夾持器進行構件的夾裝處理→精細化加工孔內結構→粗加工外表面位置。

為了保障加工構件的尺寸精度與質量，需要將不同的加工工序區分處理。同時，為了避免構件在切削加工時受熱發生變形，還需要分離常規加工與熱加工方式，通過此種方式，提高加工構件的精度與質量。

1.3 切削用量精準控制

除上述提出的刀具選型和加工工序優化外，還需要在加工中做好對構件切削用量的精準控制。例如，在加工時合理選擇車刀，并根據實際加工的進度與構件加工精度需求，綜合控制切削速度、車刀給進速度、車刀背部吃刀量[5]。每個參數的變化都會在不同程度上對數控機床車削加工行為和最終的加工質量造成影響，因此，在實際作業中，數控端與技術人員還應當做好對加工基準面的宏觀調控。通過此種方式，降低加工誤差，提升加工構件的尺寸精度。

此外，還應當在此過程中做好對構件圖紙的分析[6]，在必要的情況下，可使用數字化掃描技術掃描構件的外形，根據掃描結果定制加工尺寸，通過此種方式，保證數控機床車削加工水平具有顯著提升效果。

2 試驗與結果分析

為證明本文設計方法的可行性，需要在完成上文對加工質量控制方法的設計后，基于實踐角度對提出的數控機床車削加工質量控制方法進行檢驗。

為了滿足此次試驗的真實性需求，試驗中選擇某大型零件生產加工單位作為此次試驗的參與單位。根據此單位一線技術人員反饋的信息可知，該企業生產線進行一批材料為40.0Cr 的薄壁襯套生產加工工程。生產構件的結構如圖1 所示。

圖1 薄壁襯套細部結構（單位：mm）

根據圖1 所示的構件細部結構，明確此構件的材料為合金結構鋼，此次生產為小批量生產模式，因此，需要在加工中，使用專用的夾具進行輔助生產。加工過程中應控制構件外圓的直徑為Φ45.0 mm，對應的內孔Φ45.0 mm 同軸加工誤差應控制在0.03 mm 范圍內，其中軸線端的垂直面允許誤差為0.02 mm。

本文此次生產加工的零構件具有側壁較薄的特點，同時，不同階段下的零件薄厚不一致，因此，在生產加工處理中，將此類零件統稱為薄盤類套件。加工時，將毛坯40.0Cr 材料放置在加工床上，選擇數控機床車削加工刀具。此次構件加工過程中，粗加工所選的是45.0°車刀，精加工所選的是90.0°車刀。為避免切削過程中由于零件振動導致的加工行為異常，通常會在加工時，采用反向助力的方式推進構件在車床上的位置。在此基礎上，進行工件的夾裝處理，此次作業所選的夾裝盤為三爪卡裝置，也是切削加工處理時較為常用的裝置。但此類夾裝在實際應用中存在夾持寬度較窄、無法實現輔助定位的問題。因此，需要在此步驟的操作中，輔助支撐結構，給予構件一定的支撐作用力。

隨機選擇此生產批次中的待加工構件作為試驗樣本，分別使用本文設計的數控機床車削加工方法（方法1）與該生產加工單位已有的加工方法（方法2），對兩組待加工樣品進行加工處理。完成加工后，采用隨機抽查的方式檢測加工質量，將本文提出的允許誤差作為質量檢測標準，當加工成果的誤差超出允許范圍時，說明此構件未通過質量檢驗。將抽檢通過率作為對比試驗測試指標，抽檢通過率的計算公式如下：

式中：P 為數控機床車削加工構件抽檢通過率，%；a為通過質量檢測的構件數量；b 為抽檢構件的數量。

按照式（1），對完成加工處理的兩組構件進行隨機抽檢，整理試驗結果，如表2 所示。

表2 完成加工處理的兩組構件隨機抽檢結果

從表2 所示的試驗結果中可以看出，使用本文提出的質量控制方法對數控機床車削加工過程進行優化，可以實現將加工構件抽檢通過率控制在97.50%以上，而使用方法2 進行數控機床車削加工質量控制，僅能將抽檢通過率控制在90.00%以上，但是低于本文方法的97.50%。綜上，得出本文對比試驗的最終結論：本文提出的數控機床車削加工質量控制方法，可以有效提升加工質量，提升構件隨機抽檢通過率的同時，降低構件的廢品率。

3 結語

本文從合理選擇數控機床車削加工刀具、加工工序設計、切削用量精準控制三個方面，實現了數控機床車削加工質量控制。選擇某大型零件生產加工單位作為此次試驗的參與單位，通過對比試驗證明，本文提出的數控機床車削加工質量控制方法，可以有效提升加工質量，在提升構件隨機抽檢通過率的同時，降低構件的廢品率。因此，可以在后續的工業生產加工中，將本文提出的方法嘗試投入使用，通過此種方式，提升高精度、復雜結構件的加工生產效率與水平。