數控車(chē)削加工工藝優(yōu)化研究論文

　　摘要：本文將結合純鎳材料的性能，探究純鎳的車(chē)削加工工藝優(yōu)化技術(shù)，進(jìn)而推動(dòng)數控車(chē)削加工工藝的創(chuàng )新和發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：機械加工;純鎳;數控車(chē)削;加工工藝

　　1純鎳材料的性能

　　金屬加工技術(shù)是數控車(chē)削加工工藝的重要內容。在確定加工方案前，要充分了解金屬的性能，結合金屬的特性制定可行的加工工藝方案。純鎳是一種耐腐蝕性強、機械強度大、塑性良好的金屬，用于機械制造等多個(gè)方面。其中，工業(yè)上應用最廣泛的是耐堿性、耐腐蝕性、機械性能好的N6材料。純鎳N6的機械性能，如表1所示。由表1可知，純鎳材料的機械強度大，加工性能較差，被列為難加工的材料之一。在對純鎳材料進(jìn)行車(chē)削時(shí)，刀具會(huì )因純鎳的機械性能等原因產(chǎn)生較大的磨損。車(chē)削時(shí)，切削熱主要集中在刀刃附近，后刀面易出現溝槽，影響純鎳材料的車(chē)削加工。因此，深入探討解決上述問(wèn)題的方法，對優(yōu)化純鎳材料的數控車(chē)削加工工藝十分重要。

　　2數控車(chē)削加工工藝簡(jiǎn)介

　　數控車(chē)削加工的主要目的是對工件進(jìn)行精密加工，主要方法是通過(guò)操縱控制系統控制數控機床刀具的軌跡，以完成工件的車(chē)削過(guò)程。進(jìn)行加工前，確定刀具和工件處于同一個(gè)坐標系中是極為關(guān)鍵的一點(diǎn)。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，編程語(yǔ)言的規范化、控制系統的智能化使得數控機床的加工工藝逐漸標準化、成熟化。數控車(chē)削加工工藝主要包括八個(gè)過(guò)程：加工工藝分析；程序的編程；加工過(guò)程中的裝刀；裝刀組；加工前的對刀；粗加工工藝；半精加工工藝；精加工。這八個(gè)主要的加工過(guò)程能夠保證加工過(guò)程的順利進(jìn)行。同時(shí)，加工技術(shù)和加工方法的協(xié)調合作，才能實(shí)現對工件的精密加工。下面簡(jiǎn)單介紹數控車(chē)削的主要加工工藝。

　　2.1加工機床的選擇

　　選擇加工機床時(shí)，要考慮工件的因素和數控機床參數等因素。因為數控機床都有一定的使用范圍，因而在選擇時(shí)要做出相應判斷。選擇機床時(shí)，要根據工件的尺寸、形狀、結構、加工要求等進(jìn)行挑選。同時(shí)，機床自身的性能、參數等也會(huì )對工件的加工產(chǎn)生一定限制，如主軸轉速、最大回轉半徑等，都是挑選機床時(shí)需要考慮的因素。

　　2.2車(chē)削刀具的選擇及切削用量

　　刀具是對工件切削的重要工具。選擇刀具時(shí)，要綜合考慮工件、刀具以及機床三方面的因素。只有這三個(gè)方面相互適應、相互協(xié)調，才能實(shí)現對工件的加工。對于刀具的挑選，要重點(diǎn)考慮以下兩個(gè)因素。刀具的材質(zhì)和性能。刀具的性能直接影響加工精度，而刀具的材質(zhì)制約著(zhù)刀具的性能。一般情況下，刀具的材質(zhì)越好，性能也相對越好。選擇刀具時(shí)，不但要考慮刀具的強度、導熱性、硬度等物理特性，還要考慮經(jīng)濟適用性，做到刀具的材質(zhì)、性能以及經(jīng)濟適用性三者平衡。刀具的形狀和尺寸。刀具的外形需要根據要加工的工件進(jìn)行具體選擇，最優(yōu)的選擇是能滿(mǎn)足更多的工件完成加工工作。同時(shí)，在各種條件都允許的情況下，可以適當選擇直徑較大的刀具，這有利于提高切削效率，延長(cháng)使用壽命。切削用量控制著(zhù)各個(gè)工序的運行，每道工序的參數指標都和切削用量息息相關(guān)。編程過(guò)程中，要重點(diǎn)考慮切削用量。切削用量會(huì )對切削深度、進(jìn)給速度、切削速度產(chǎn)生影響，因此合理確定的切削用量可以加快工作效率，保證加工工藝快速高效完成。

　　3純鎳的數控車(chē)削加工工藝優(yōu)化

　　3.1純鎳的數控車(chē)削加工工藝存在的問(wèn)題

　　經(jīng)多次試驗驗證，在對純鎳材料進(jìn)行加工的過(guò)程中，存在刀具磨損嚴重、使用壽命短、生產(chǎn)效率低下的問(wèn)題。切削過(guò)程中，純鎳材料與刀具的摩擦會(huì )產(chǎn)生強烈的震動(dòng)和高噪聲（經(jīng)檢測已超過(guò)100dB）。由于刀具的磨損非常嚴重，在切削一個(gè)工件時(shí)就要更換十余次刀具。頻繁更換刀片造成工件的表面光度不夠，只能在加工后期使用銼刀紗布對工件繼續打光磨平，浪費了大量人力物力。此外，每次更換刀具都要經(jīng)歷編程、對刀、關(guān)閉啟動(dòng)計算機等工序，容易造成計算機故障。事實(shí)上，經(jīng)此工藝加工的工件，不能很好地保障質(zhì)量，且生產(chǎn)效率低下。如果造成一件工件成為廢品，將會(huì )產(chǎn)生較大的經(jīng)濟損失�？梢�(jiàn)，這樣進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)品效率和質(zhì)量均不能保證。因此，探尋優(yōu)化純鎳的車(chē)削加工工藝迫在眉睫。此外，選擇采用耐磨性能較好的刀具進(jìn)行切削時(shí)，上述問(wèn)題仍然存在。因此，還需要尋找新的途徑解決上述問(wèn)題。

　　3.2純鎳加工時(shí)刀具磨損的特點(diǎn)

　　由試驗觀(guān)察可知，切削純鎳工件時(shí)，刀具的磨損主要集中在刀刃附近，且刀刃處的切割熱也較高。切削完成后，在副后刀面上會(huì )出現一道清晰的溝槽。在切削速度較低的情況下，會(huì )出現刀面的磨損，切削面也因較高的切割熱而變形，而溝槽的出現會(huì )引起強烈的震動(dòng)和噪聲。上述現象會(huì )使刀具過(guò)早失效，造成加工效率低下、工件表面質(zhì)量不高、刀具的壽命縮短。3.3純鎳的數控車(chē)削加工工藝優(yōu)化在經(jīng)歷多次探索和嘗試后，終于找到了可以解決刀具磨損嚴重、產(chǎn)生明顯溝槽等問(wèn)題的方法，下面簡(jiǎn)述這三種新途徑。

　　3.3.1采用涂層硬質(zhì)合金刀具

　　在分析刀具磨損成因時(shí)，判斷鎳-鈷的親合會(huì )造成刀具的嚴重磨損。為避免這種狀況的發(fā)生，決定采用TiN（TiC）涂層硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行試驗。在按照正常的工序加工工件后，于顯微鏡下觀(guān)察刀具的磨損程度。結果顯示，涂層雖然脫落，但刀具表面無(wú)明顯的磨損痕跡，且副刀面無(wú)溝槽。涂層的脫落可能是牢固度不夠，在改進(jìn)工藝加固涂層后可以取得更好效果。

　　3.3.2復合聚晶立方氮化硼車(chē)削刀

　　硬質(zhì)合金會(huì )因擴散機理而產(chǎn)生溝槽，采用涂層涂抹合金也增加了刀具成本。經(jīng)驗證，采用復合聚晶立方氮化硼車(chē)削刀效果甚佳。復合聚晶立方氮化硼車(chē)削刀的硬度與硬質(zhì)合金刀具相比可以提高20倍，在車(chē)削過(guò)程中無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)，工件表面的光度良好，切屑均勻，無(wú)溝槽的產(chǎn)生。分析機理，主要是因為復合聚晶立方氮化硼車(chē)削刀硬度高、熱穩定性好，因而適于切削純鎳材料。

　　3.3.3新型陶瓷刀具

　　山東工業(yè)大學(xué)研制的新型陶瓷車(chē)刀SG5是一種高強度、高熱穩定性、高硬度的新型刀具，主要成分是Al2O3-SiC。該刀具硬度是硬質(zhì)合金刀具的10倍，可以滿(mǎn)足切削要求，且成本只有立方氮化硼刀具的1/10，在適用價(jià)值和經(jīng)濟適用性上都滿(mǎn)足條件，可以經(jīng)過(guò)進(jìn)一步驗證推廣。以上三種新方法尚未成熟，有必要進(jìn)行進(jìn)一步探討。但是，這三種方式都具有一定的實(shí)用價(jià)值，可為數控車(chē)削純鎳材料的工藝改進(jìn)提供一定的借鑒。

　　4結語(yǔ)

　　純鎳材料的數控車(chē)削加工工藝一直存在刀具磨損嚴重、噪聲大、震動(dòng)大等問(wèn)題。解決這些問(wèn)題，對推進(jìn)數控車(chē)削工藝的發(fā)展具有重要意義。本文經(jīng)分析產(chǎn)生上述問(wèn)題的機理和成因，提出了三種優(yōu)化措施。多次試驗顯示，三種方式基本能解決前述問(wèn)題，且經(jīng)濟適用性較好，有進(jìn)一步研究推廣的空間。探究純鎳材料的數控車(chē)削加工工藝的優(yōu)化方法有利于推動(dòng)鎳類(lèi)材料的加工工藝的發(fā)展，進(jìn)而加速數控車(chē)削加工工藝的成熟。

　　參考文獻

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