解析脆性金属材料的数控车削技术

【摘要】脆性金属的材质具有较好的流动性和易塑性等特点，而且也能够做成形状复杂的毛坯，所以在机械制造业中运用非常广泛。但是脆性金属材料在具体的数控车削总也容易出现各种各样的问题，本文将根据脆性金属材料在实际操作中容易出现的几种问题提出具体解决方案，以确保生产效率和加工质量。

【关键词】脆性金属材料；数控车削；问题

一、探索脆性金属材料数控车削技术的必要性

如今数控机床使用广泛，而金属切削刀具也在不断发展，在机械加工中所运用的生产方式也开始由以前的集中式生产转变为精细生产，在数控加工中运用脆性金属材料做生产原材料也越来越广泛。脆性金属材料与其他材料相比具有的优点较多，如流动性强，可塑性高、硬度较低等等，具备良好的切削加工性能。但是真正在操作中却很容易出现各种问题，如：切屑崩碎，造成使用冷却液堵塞泵喷灌；由于不便于使用冷却液，容易导致机床形成热变形，影响精准度；刀具使用时极易磨损；高速切削，产生大量细小漂浮颗粒物，影响机械设备和操作者身体健康等。所以探索脆性金属材料数控车削技术具有重大的意义。

二、非脆性金属材料数控车削技术中常见的几种问题

以制造一件拉伸工具为例，要求拉伸的尺寸、形状精准度、表面光滑度都非常高。例如要求铸造一件拉伸工具，而该拉伸工具由于是细长类，在铸造的时候如果是选用砂铸，就容易出现砂眼、弯曲、白口等缺陷，为数控车削带来一定的困难。

这件拉伸工具在具体制造时，出现的问题大概可以用以下几点概括：该工具刚性非常差，在制造的时候，刀尖车到有砂眼和气孔的位置时，容易使工具折断也损坏刀具；毛坯尺寸一旦改变，修改制作程序会非常麻烦而且不妥善；毛坯出现外硬内软的状况，在实施精细操作时，为制作带来麻烦；由于毛坯表面粗糙，导致装夹不牢或者是切削力增加等。

三、脆性金属材料数控车削技术

数控车床增加脆性金属材料主要是依据毛坯状态、添加工件表面质量、加工中常见问题、安全可靠性等进行合理实施，使用数控车削技术主要包括加工工艺、工件装夹方式、加工方案、切削用量、编程技巧等。根据制作内容合理研究脆性金属材料数控车削技术。

（一）加工工艺

在具体加工中应注意一定的加工工艺，遵循既定的原则进行加工。加工工艺的原则主要包括以下几个方面：基准先行、精加工和粗加工分开、一次性装夹。

基准先行主要是指脆性材料在毛坯铸造状态，选择定位基准相当重要，在进行粗基准加工时，应该选择与加工表面互相位置要求较高的不加工表面作为基准，充分考虑装夹时间迅速的可行性，若是进行精基准加工，要确保工件的精准度，然后再考虑装夹的时间和可靠性。要求精加工和粗加工主要是考虑精加工和粗加工工艺标准不同，如精加工需要确定精准度，而粗加工则会因为夹紧力、切削热、内应力而导致工件出现变形或是松动等问题。对铸造毛坯或加工余量较大的工件，以粗加工和精加工分开为主，不仅可以及时发现毛坯内部的问题也能够及时解决问题，减少变形。精加工时要充分考虑粗加工时产生的热变形对尺寸的影响，在具体加工时，可以依据热胀冷缩的数值，对尺寸进行适当扩大。同时建立相应的数据库，精准数据尺寸。

有些单件小批量生产，对于有具置要求精准度的地方应一次性装夹，以免多次装夹影响工件精准度。

（二）工件装夹方式

在数控车床上使用脆性金属材料铸造毛坯时，要注意选择正确的装夹方式确保工件加工质量和安全，有些工件表面相对粗糙、体型大、粗加工剩余量大，在装夹时要使用四爪卡盘装夹，同时安装轴向定位装置，避免轴向在铸造完成后出现移位或者是松动的现象。脆性材料的硬度相对要低，在装夹的时候，最好选用软爪或者是开口夹套，避免在装夹中出现夹痕。对于轴类、套类工件，避免表面加工中出现找正时间或者是重复安装，可以选择使用芯轴、轴向定位、专用夹具等进行装夹。对于需要进行多次装夹或者是加工工序较多的轴类工具，在装夹时可以选择双顶装夹，在装夹时需注意的是对中心孔的长度尺寸要按照标准进行严格控制，防止在数控加工时出现轴向尺寸超差，更甚者出现撞刀等事故。

（三）加工方案

在确定加工方案时，需充分考虑脆性金属材料所造工件的具体结构、尺寸、行位精度、表面粗糙度、加工数量等，除此之外还需结合加工条件，考虑工件质量、成本和效率。下文以前文中列举的拉伸工具为例说明加工工序：

1、最初采用粗车，然后使用半精车，而后磨削，尽管车削难度有一定降低，但是在工具两端需要钻中心孔确定轴度。

2、工序分散、装夹两次。第一次装夹主要是完成粗车以及半精车，第二次装夹主要是要完成精车拉伸。在铸造中控制机床使用时间能够有效减少精车使用中产生的切屑，使用合适的切屑液，也能够保证拉伸部位的加工质量。

3、将工序集中，完成一次性装夹。在进行由粗车到半精车最后到精车的制作工序中能够有效减少机床的使用次数，从而提高加工的效率。但是切削热能够改变工具制造形状，对刀具的各种尺寸和精准度都有一定影响，造成工具精车加工质量不够稳定。

（四）选择合适切削用量

脆性材料与普通材料相比切削速度应适当降低，在粗加工工件刚性好的时候，应该要选择切削速度较低的刀进行切削，这种切削刀背吃刀量和进给量都相对较大。但是对于工件刚性差的材料，应该要选择工件变形较少，背吃刀量和进给量偏小的速度，保证效率和速度。

（五）应用编程技巧

在数控车床中常遇见一些较难的技术问题，这时候可以选择利用数控车床编程技巧。在铸造中，对于一些毛坯余量变化小的工件，在走刀时可以选择按照工件轮廓进行连续走刀，有效保障走刀时间。但是对于有些毛坯工件类似的铸造，可以选择使用一定的编程指令，从而减少铸造过程中的走刀路线和编程内容。例如使用G73仿形循环指令编程，在加工工序中可以使用“/”来表示跳步，这主要是解决铸造毛坯尺寸不一样的问题；使用“MOO”能够表示暂停，对铸造进行尺寸检查，调整夹紧力等等，也可以使程序暂停然后进行冷却，从而保障工件加工的质量。

（六）安装吸尘装置

前文有说到，在精加工中产生的切屑会对设备和人体造成威胁，尽管在数控车床中安置有半封闭或者是全封闭的防护罩，但是这些防护罩并不能从根本上解决问题，在实施批量高速脆金属加工中，切屑依然会到处飘，这些随处漂浮的切屑对绝缘设备和操作者身体健康的影响都非常大。安装吸尘装置主要是对准切屑口，不仅可以吸走细小碎屑和灰尘，还能够吸走切削中产生的大量热量，有效减少切屑对设备和人体的伤害，并保障各种设备的使用性能和使用寿命。

（七）引进先进切削技术

先进的切削技术能够有效提高工作效率，也可以保障铸造工件的质量，如果铸造工件允许，可以在车削脆性金属材料时优先使用高速切削技术以及干切削技术，在结合两者技术特点的条件下，能够大大提高铸造加工效率以及加工精度，满足当今社会绿色生产的要求，保持生产的经济性和生态性。

结束语

在实际铸造过程中，应根据脆性金属材料铸造工件的具体特性来选定加工工序以及加工设备，在加工中注意选用合适的设备以免造成对工件精准度和安全性的影响。同时在使用数控车削技术时，也要注重对新技术的引进，提高加工质量，减少数控车削技术中可能对操作者造成的健康伤害。

参考文献

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