配合类零件的加工

    祁捷

    摘 要：本文介绍了如何利用数控机床加工零件，利用数控加工技术对配合类零件进行编程加工，保证零件的机械加工精度，并分析了手动编程与自动编程的区别，并提出怎样提高配合类零件的精度方法及工艺措施。

    关键词：配合类零件；数控加工；工艺分析

    随着机械加工业的快速发展，人们对机械产品的机械结构、机械性能、加工精度和生产效率的要求越来越高，在产品加工过程中小批量零件的加工比重变大。之前采用的大批量生产方式已经不能满足现在的生产需求。从而选择数控机床（优点：加工精密、加工产品多样化，液压气动装夹方便），有效地解决了复杂外型、精密尺寸、小批量多样化的零件加工问题，能满足其加工要求，能适应现在零件的发展需求。其中数控车床由于具有高效率、高精度和高柔性的特点，在机械制造业中得到日益广泛的应用，成为目前应用最广泛的数控机床之一。但是，要充分发挥数控车床的作用，根据不同的零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。采用手工编程和自动编程两种数控编程方法。手工编程：零件图样分析→工艺处理→数据计算→编写程序单→输入程序到程序校验等各步骤主要由人工完成的编程过程。手工编程主要适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工等。对于几何形状复杂的零件，常采用软件绘制零件图，通过软件生成加工程序进行加工。

    在加工配合精度较高的零件时，没有较好的工艺分析，不管采用手工编程或自动编程加工，都无法准确保证精度要求。例：加工精度要求高，形状复杂的配合零件时，常选用在数控机床来加工。配合类零件在手工编程时需要注意其公差尺寸，达到公差要求是指零件加工完成之后，满足零件图纸标注的尺寸范围，而零件中的相关尺寸能满足尺寸链。所以手工编程时应满足以下要求：

    一、正确选择程序原点

    使用数控车床编程车削时，应选择合理的加工原点和合理的基准点，并以此为原点建立一个工件坐标系。同一个零件，同样的加工由于编程原点选的不同，编程的坐标数值就不一样，所以编程之前首先要选定编程原点。从理论上说，编程原点选在任何位置都是可以的。但实际上，为了换算尽可能简便以及尺寸较为直观（至少让部分点的指令值与零件上的尺寸值相同），应尽可能把编程原点的位置选的合理，编程原点的确定原则为：

    1.将编程原点选在设计基准上并以设计基准为定位基准，这样可避免基准不重合而产生的误差及不必要的尺寸换算；

    2.容易找正对刀，对刀误差小；

    3.编程方便；

    4.在毛坯上的位置能够容易，准确地确定，并且各面得加工余量均匀；

    5.对称零件的编程原点应选在对称中心。一方面可以保证加工余量均匀，另一方面可采用镜像编程，编一个程序加工两个工序，零件的形廓精度高。

    二、合理选择进给路线

    遵循刀具在加工中合理的运动轨迹，合理地选择进给路线应考虑以下几个方面：

    1.尽量使用较短的进给路线，减少空走刀量，从而提高加工效率。

    （1）正确选择起刀点。（2）合理规划起刀点和终点坐标。（3）粗加工是选择合理的进给方式。

    2.保证加工零件的各项精度要求。

    （1）选择合理的起刀点、切入点，切入方式要平稳。（2）确保所加工的零件不会变形，选择合适的切削方法和切削量。（3）尽量遵循“先粗后精”“先近后远”“先内后外”的加工工序。

    3.保证加工过程的安全性。避免刀具与工件相撞，选择合适的进刀和退刀点。

    4.复杂零件和选用自动编程加工。

    三、加工工艺分析

    分析零件精度和表面粗糙度为基础，对加工方法、装夹方式、进给路线、刀具及切削用量等进行正确而合理的选择。主要包括：

    1.分析精度及各项技术要求是否齐全、合理；

    2.分析本工序的数控加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其它措施弥补的话，注意给后续工序留有余量；

    3.找出图样上有较高位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成；

    4.对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。

    四、配合零件的数控加工

    （一）机床的选择及G54坐标系确定。

    无论是普通车床加工还是数控车床加工，都必须要选择对刀（基准点），在刀具选择时应尽量选择标准刀具，选择合理的对刀方法。如选择数控机床加工时，所采用的绝对方式对刀是指，根据使用到的每一把刀具单独建立自己的补偿偏置值，该值会从工件坐标系G54上建立起来。而相对方式对刀是指建立一把基准刀具，其余所使用的每一把刀具都相对于基准刀具进行偏置。该数值不会反映到工件坐标系G54上，此时只建立一个由基准刀确定的工件坐标系。

    （二）编程尺寸设定值的确定

    编程尺寸设定值应为该尺寸误差分散中心，但由于事先无法知道分散中心的确切位置，可先由平均尺寸代替，最后根据试加工结果进行修正，以消除常值系统性误差的影响。

    编程尺寸设定值确定的步骤：

    1.精度高的尺寸处理，将基本尺寸换算成平均尺寸；

    2.几何关系的处理，保持原重要的几何关系，如角度，相切等不变；

    3.精度低的尺寸的调整，通过修改一般尺寸保持零件原有几何关系，使之协调；

    4.节点坐标尺寸的计算，按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸；

    5.编程尺寸的修正，按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误改程序。

    五、企业实际加工

    根据零件的实际加工情况，在加工企业即便加工相同的零件，所需要的加工时间也会不同，这就关系到零件的加工效率和零件的质量情况。较好的产品质量和生产效率能提升企业的实际效益，使企业更具行业的竞争力。从而怎样提高产品的加工效率和质量就成为企业发展的的重要问题。以下分析实际加工中的工艺过程：

    就以一般的配合零件（非复杂类零件）为例，根据企业的产品零件图纸，我们首先是分析零件图纸，根据实际加工的产品零件来进行工艺分析，从而得出合理的加工方案。然后对零件图形进行坐标点的计算，进行手工编程。对于简单的零件所采用手工编程，程序较简短，为实际加工大大节省了加间，提高了加工效率，企业人员由于知识储备不同，分析零件后所编出的程序也不同，因此，为了节省编写程序的时间，应提倡多采用循环指令加工，从而大大节省了辅助时间。在加工时也要考虑刀具材质问题，根据加工材料选用合适的刀具，能大大提高加工效率。在保证零件加工精度方面，除了保证对刀的精度以外，还需要在编程方面考虑，例如分析配合类零件加工时，要考虑零件的配合公差，分析几种公差的配合时，准确来说，加工轴类零件时应选取上公差，而套类零件的孔径尺寸则应取下公差，而选取公差时，我们一般是采用公差中的平均值，这样容易保证尺寸要求，最后加工零件时应保留精加工的加工余量，而精加工又可以根据精度要求区分为半精加工和最后精加工两个阶段，（精加工之前应测量实际尺寸，根据实际尺寸来修改精加工量）这样能更好的保证零件加工精度。螺纹加工时，根据实际加工经验，最后车削螺纹时，应采用光走几刀，这样可以使螺纹的表面质量提高。

    结束语

    配合类零件的加工在企业中较为广泛，其在零件形状，加工的工艺分析、实际加工等方面都需要全面考虑，每个细节都考虑到实际加工，这不仅要考虑到操作者知识的全面性，也要考虑到加工工艺的完整性。总之，加工配合类零件时，各方面都需要操作者掌握，必须具有一定的专业知识，这对于提高产品的质量和效率都有很大的帮助。

    参考文献

    [1]于春生.韩旻 .数控编程及应用 北京：高等教育出版社，2001.7

    [2]乔世民，机械制造基础 北京高等教育出版社，2003.8