數控車削加工工藝優化研究論文

數控畢業論文 時間:2018-11-29 我要投稿

  摘要:本文將結合純鎳材料的性能,探究純鎳的車削加工工藝優化技術,進而推動數控車削加工工藝的創新和發展。

  關鍵詞:機械加工;純鎳;數控車削;加工工藝

  1純鎳材料的性能

  金屬加工技術是數控車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方面。其中,工業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。在對純鎳材料進行車削時,刀具會因純鎳的機械性能等原因產生較大的磨損。車削時,切削熱主要集中在刀刃附近,后刀面易出現溝槽,影響純鎳材料的車削加工。因此,深入探討解決上述問題的方法,對優化純鎳材料的數控車削加工工藝十分重要。

  2數控車削加工工藝簡介

  數控車削加工的主要目的是對工件進行精密加工,主要方法是通過操縱控制系統控制數控機床刀具的軌跡,以完成工件的車削過程。進行加工前,確定刀具和工件處于同一個坐標系中是極為關鍵的一點。隨著技術的不斷發展,編程語言的規范化、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。數控車削加工工藝主要包括八個過程:加工工藝分析;程序的編程;加工過程中的裝刀;裝刀組;加工前的對刀;粗加工工藝;半精加工工藝;精加工。這八個主要的加工過程能夠保證加工過程的順利進行。同時,加工技術和加工方法的協調合作,才能實現對工件的精密加工。下面簡單介紹數控車削的主要加工工藝。

  2.1加工機床的選擇

  選擇加工機床時,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,因而在選擇時要做出相應判斷。選擇機床時,要根據工件的尺寸、形狀、結構、加工要求等進行挑選。同時,機床自身的性能、參數等也會對工件的加工產生一定限制,如主軸轉速、最大回轉半徑等,都是挑選機床時需要考慮的因素。

  2.2車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,要綜合考慮工件、刀具以及機床三方面的因素。只有這三個方面相互適應、相互協調,才能實現對工件的加工。對于刀具的挑選,要重點考慮以下兩個因素。刀具的材質和性能。刀具的性能直接影響加工精度,而刀具的材質制約著刀具的性能。一般情況下,刀具的材質越好,性能也相對越好。選擇刀具時,不但要考慮刀具的強度、導熱性、硬度等物理特性,還要考慮經濟適用性,做到刀具的材質、性能以及經濟適用性三者平衡。刀具的形狀和尺寸。刀具的外形需要根據要加工的工件進行具體選擇,最優的選擇是能滿足更多的工件完成加工工作。同時,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,延長使用壽命。切削用量控制著各個工序的運行,每道工序的參數指標都和切削用量息息相關。編程過程中,要重點考慮切削用量。切削用量會對切削深度、進給速度、切削速度產生影響,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純鎳的數控車削加工工藝優化

  3.1純鎳的數控車削加工工藝存在的問題

  經多次試驗驗證,在對純鎳材料進行加工的過程中,存在刀具磨損嚴重、使用壽命短、生產效率低下的問題。切削過程中,純鎳材料與刀具的摩擦會產生強烈的震動和高噪聲(經檢測已超過100dB)。由于刀具的磨損非常嚴重,在切削一個工件時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歷編程、對刀、關閉啟動計算機等工序,容易造成計算機故障。事實上,經此工藝加工的工件,不能很好地保障質量,且生產效率低下。如果造成一件工件成為廢品,將會產生較大的經濟損失。可見,這樣進行批量生產時,產品效率和質量均不能保證。因此,探尋優化純鎳的車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行切削時,上述問題仍然存在。因此,還需要尋找新的途徑解決上述問題。

  3.2純鎳加工時刀具磨損的特點

  由試驗觀察可知,切削純鎳工件時,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,在副后刀面上會出現一道清晰的溝槽。在切削速度較低的情況下,會出現刀面的磨損,切削面也因較高的切割熱而變形,而溝槽的出現會引起強烈的震動和噪聲。上述現象會使刀具過早失效,造成加工效率低下、工件表面質量不高、刀具的壽命縮短。3.3純鎳的數控車削加工工藝優化在經歷多次探索和嘗試后,終于找到了可以解決刀具磨損嚴重、產生明顯溝槽等問題的方法,下面簡述這三種新途徑。

  3.3.1采用涂層硬質合金刀具

  在分析刀具磨損成因時,判斷鎳-鈷的親合會造成刀具的嚴重磨損。為避免這種狀況的發生,決定采用TiN(TiC)涂層硬質合金刀片進行試驗。在按照正常的工序加工工件后,于顯微鏡下觀察刀具的磨損程度。結果顯示,涂層雖然脫落,但刀具表面無明顯的磨損痕跡,且副刀面無溝槽。涂層的脫落可能是牢固度不夠,在改進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削刀

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

  3.3.3新型陶瓷刀具

  山東工業大學研制的新型陶瓷車刀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。該刀具硬度是硬質合金刀具的10倍,可以滿足切削要求,且成本只有立方氮化硼刀具的1/10,在適用價值和經濟適用性上都滿足條件,可以經過進一步驗證推廣。以上三種新方法尚未成熟,有必要進行進一步探討。但是,這三種方式都具有一定的實用價值,可為數控車削純鎳材料的工藝改進提供一定的借鑒。

  4結語

  純鎳材料的數控車削加工工藝一直存在刀具磨損嚴重、噪聲大、震動大等問題。解決這些問題,對推進數控車削工藝的發展具有重要意義。本文經分析產生上述問題的機理和成因,提出了三種優化措施。多次試驗顯示,三種方式基本能解決前述問題,且經濟適用性較好,有進一步研究推廣的空間。探究純鎳材料的數控車削加工工藝的優化方法有利于推動鎳類材料的加工工藝的發展,進而加速數控車削加工工藝的成熟。

  參考文獻

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