汽车零部件的更高效数控加工
⇨⇦
【摘 要】具有关正确数据显示，截至到2012年，我国总共生产和销售数控机床大约68.7万台，其中不包括进口数控机床，据统计进口数控机床大约为5.8万台，进口加工中心11.48万台，这些数控加工被用于各种领域，例如汽车、航空航天、能源、船舶、模具、工程机械、轨道交通等，进口机床的主力军为多轴联动数控机床和加工中心。虽然我国的数控加工具有一定的进步和发展，在各领域发挥着很大的作用，但是在加工效率以及企业的竞争力方面还有一定的进步空间，所以就這个问题，本文对数控加工的主要特点以及原则进行了一定的分析，同时还介绍了汽车零部件的进行更高效数控加工的原因，并提出了一定的解决措施。通过对这几个方面的探讨，促进汽车零部件的更高效数控加工，实现高效加工。
【关键词】汽车零部件；高效；数控加工
数控加工是一种工艺方法，它是指在数控机床上进行零件加工，在工艺规程方面，进行数控机床加工和进行传统机床加工是差不多的，但是也存在着一定的不同点。数控加工在控制零件方面运用数字信息，用时也运用了刀具位移的机械加工方法。它不仅有效的解决了零件品种复杂、批量较小、形状较复杂、精度要求比较高的问题，同时也实现了高效化和自动化加工。
一、数控加工的主要特点
（一）具有自动化的特点
⑴降低了对操作工人的要求
在传统的机床中，对一个高级工的培养过程需要一个较长的周期，在短时间内是培养不出来的，而对一个不需编程的数控工进行培养，不需要太长的时间，大约一周就可以。并且，数控工在数控机床上加工出的零件比普通工在传统机床上加工的零件精度要高，时间要省。
⑵降低了工人的劳动强度：数控工人在加工过程中，大部分时间被排斥在加工过程之外，非常省力。
⑶产品质量稳定：数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差，提高了产品的一致性。
⑷加工效率高：数控机床的自动换刀等使加工过程紧凑，提高了劳动生产率。
（二）具有柔性化高的特点
虽然在传统的通用机床使用过程中，具有一定的有点，例如柔性较好，但是存在但效率低下的缺点；而传统的专机，虽然效率很高，但对零件的适应性很差，刚性大，柔性差，很难适应市场经济下的激烈竞争带来的产品频繁改型。只要改变程序，就可以在数控机床上加工新的零件，且又能自动化操作，柔性好，效率高，因此数控机床能很好适应市场竞争。
（三）具有能力强的特点
机床能精确加工各种轮廓，而有些轮廓在普通机床上无法加工。数控机床特别适合以下场合：
1、不许报废的零件。
2、新产品研制。
3、急需件的加工。
二、汽车零部件的进行更高效数控加工的原因
我公司是国内最大的车桥生产基地之一，专业生产各种轻中重型汽车、工程车、乘用车、拖拉机车桥总成，空气悬挂转向桥总成及独立悬挂桥总成。其中乘用车桥分厂机加工车间加工产品主要有前转向节、后支架、拖曳臂、轮毂、钳体、钳体支架、制动盘等。近年来公司为了提升产品品质、提高生产率，降低工人劳动强度，逐步淘汰了普通机床，现在各产品生产线大部分工序使用加工中心、车削中心，机加工车间现有各类数控机床36台，当前汽车零部件行业竞争越来越白热化，各企业都存在成本压力，为了降低成本，必须提高生产效率，提高设备及人员利用率。实现更高效的数控加工，必须优化生产单元布局，提高机床的有效加工时间，减少非增值时间，合理安排工艺，提高切削效率，稳定加工质量。
三、汽车零部件的更高效数控加工的原则
1、⑴上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧
⑵先内后外，即先进行内部型腔（内孔）的加工，后进行外形的加工。
⑶以相同的安装或使用同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重新定位或换刀所引起的误荠.
⑷在同一次安装中，应先进行对工件刚性影响较小的工序。
2、加工路线
在数控车床加工中，加工路线的确定一般要遵循以下几方面原则。
①保证被加工的工件具有一定的精确度，同时对表面的粗糙度进行一定的重视度。
②减少加工的路线，使其保持最短，从而减少了空行程的时间，使加工的效率有一定的提高。
③对数值计算的工作量进行一定的简化，同时把加工的程序进行简化。
④对于某些重复使用的程序，应使用子程序。
3.最短进给路线的类型及实现方法如下。
⑴最短的切削进给路线。切削进给路线最短，可有效提高生产效率，降低刀具损耗。安排最短切削进给路线时，还要保证工件的刚性和加工工艺性等要求。
⑵最短的空行程路线。
①巧用起刀点。采用矩形循环方式进行粗车的一般情况示例。其对刀点A的设定是考虑到精车等加工过程中需方便地换刀，故设置在离毛坯件较远的位置处，同时，将起刀点与其对刀点重合在一起
②巧设换刀点。为了考虑换刀的方便和安全，有时将换刀点也设置在离毛坯件较远的
位置处，那么，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；如果将第二把刀的换刀点也设置在中的毋点位置上，则可缩短空行程距离。
③合理安排＂回零＂路线。在手工编制复杂轮廓的加工程序时，为简化计算过程，便于校核，程序编制者有时将每一刀加工完后的刀具终点，通过执行＂回零＂操作指令，使其全部返回到对刀点位置，然后再执行后续程序。这样会增加进给路线的距离，降低生产效率。
⑶大余量毛坯的阶梯切削进给路线。列出了两种太余量毛坯的切削进给路线。是错误的阶梯切削路线，按1斗5的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的阶梯切削进给路线。因为在同样的背吃刀量下。
⑷零件轮廓精加工的连续切削进给路线。
⑸特殊的进给路线。在数控车削加工中，一般情况下。刀具的纵向进给是沿着坐标的负方向进给的，但有时按其常规的负方向安排进给路线并不合理。甚至可能损坏工件。
四、汽车零部件的更高效数控加工采取的措施
（1）进行生产单元调整，优化设备布局，尽可能分解瓶颈工序加工内容，使各工序均衡，实现连续流生产，物流配送人员根据生产计划将下一班所需毛坯运送到生产单元的线头，在线头存放架上摆好，工序间增加滑道，减少工件搬运，减少机床等待。
（2）大力推进快速换模，减少更换工装的时间，实行工装夹具就近定置存放，设计相应的快速换模辅具，减少夹具换模后的需要重新调试时间，如实行夹具与机床定位标准化，在加工中心工作台上设计定位垫板，定位垫板上有成组的定位销孔，设计夹具时设计相对应的定位销孔，更换夹具后不需重新找调车，节省了调试时间。减少机床等待时间，提高设备利用率。
（3）尽可能夹具小型化，最多两个工位，便于工装快换，如使用两套双工位夹具要好于一套四个工位的设计。改进夹具夹紧方式，由原来的手动夹紧逐渐改为液压和气动夹紧，减少了工件装夹时间。实行一机多工位加工，尽量减少换刀时间。
（4）选择合适的加工机床，合适的刀具、刀片及相应切削参数，对稳定加工质量，也液压夹紧起到非常重要的作用。制动盘两制动面的精车由卧式车床单刀加工改为立式车床双刀同时加工，保证了两立车双刀制动盘面的厚薄差、圆跳动等要求。由硬质合金刀片改为CB刀片后，刀具寿命提高，盘面的表面粗糙度比较稳定且偏差较小。
（5）对精度要求严、空间尺寸较多的产品使用多轴联 动数控机床，如拖曳臂的加工五轴联动加工中心就使用五轴联动机床，实现一次装夹，所有孔面全部加工，保证了精度要求。
（6）量具、检具在检验台上定置存放，方便工人测量，对于盘毂类零件使用综合测量仪测量尺寸及形位公差，减少测量时间。
（7）CAD/CAM软件的推广应用，缩短了新产品试制时的辅助时间，原来新产品试制时数控加工程序有操作工在机床上手工编程，造成机床长时间等待，应用CAD/CAM软件后，利用CAM软件自动编程，进行后处理后利用CF卡将程序传入机床，节约了大量辅助时间，提高了生产效率。
（8）全面推行设备预防维护工作，做好备件储备工作，实现有计划的停机，提高机床利用数控加工在中国制造业中已经有了较长的使用时间，虽然有严格的数控机床操作规范、良好的机床维护保养，但是其刀具的使用本身的精度损失是不可避免的。
五、硬质合金刀具应用范围在企业越来越广
硬质合金将代替大部分高速钢刀具，包括钻头、立铣刀和丝锥等简朴通用刀具，使这一类刀具的切削速度有很大的提高，硬质合金将在刀具材料中占主导地位，覆盖大部分常规的加工领域。
我公司在粗加工中尽可能采用大直径的牛鼻刀，使用R2mm左右的硬质合金刀片，做到粗加工率。排屑＂多＂；半精加工选用高转速高进给R0.8mm左右的镶片立铣刀，做到半精加工走刀＂快＂；精加工时尽量选用硬质合金刀杆和高精度球头镜面刀片，这样可在保正加工质量的同时节省选用整体合金刀具的高昂费用。精加工中所用最小刀具的半径应小于或等于被加工零件上的内轮廓圆角半径，尤其是在拐角加工时，应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具，并以圆弧插补的方式进行加工，这样可以避免采用直线插补而出现过切现象，做到精加工以避免采用直线插补而出现过切现象，做到精加工质量＂好＂。因此，刀具的准确选择和使用是影响数控加工质量的重要因素。
六、结语
虽然我国的数控加工具有一定的进步和发展，在各领域发挥着很大的作用，但是在加工加工效率以及企业的竞争力方面还有一定的进步空间。数控加工具有自动化，柔性化高，能力强的主要特点，在进行数据加工的过程中具有一定的原则，所以设备布局进行一定的优化，实现各项工序平衡，做好设备预防工作，选择合适的加工机床，合适的刀具、刀片及相应切削参数等从而促使汽车零部件的更高效数控加工。
【参考文献】
[1] 关炳奇. 如何实现更高效的数控加工——汽车零部件的更高效数控加工[J]. 金属加工：冷加工， 2013（14）：6-7.
[2] 杨其明. 数控技术在汽车零部件制造中的应用研究[J]. 工业：00271-00271.
[3] 郭建忠. 珩磨工艺在汽车零部件加工中的应用[J]. 数控机床市场， 2015（4）：71-72.
[4] 張志. 汽车零部件的模具设计[D]. 大连理工大学， 2014.
[5] 肖铁忠. 汽车发动机气缸体缸孔双轴精密数控加工设备研究[D]. 重庆理工大学， 2013.
[6] 曹俊， 颜志军. 提升飞轮壳数控加工效率[J]. 金属加工（冷加工）， 2013（14）：11-11.