数控车削加工工艺优化研究

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摘要：本文将结合纯镍材料的性能，探究纯镍的车削加工工艺优化技术，进而推动数控车削加工工艺的创新和发展。

关键词：机械加工;纯镍;数控车削;加工工艺

1纯镍材料的性能

金属加工技术是数控车削加工工艺的重要内容。在确定加工方案前，要充分了解金属的性能，结合金属的特性制定可行的加工工艺方案。纯镍是一种耐腐蚀性强、机械强度大、塑性良好的金属，用于机械制造等多个方面。其中，工业上应用最广泛的是耐碱性、耐腐蚀性、机械性能好的N6材料。纯镍N6的机械性能，如表1所示。由表1可知，纯镍材料的机械强度大，加工性能较差，被列为难加工的材料之一。在对纯镍材料进行车削时，刀具会因纯镍的机械性能等原因产生较大的磨损。车削时，切削热主要集中在刀刃附近，后刀面易出现沟槽，影响纯镍材料的车削加工。因此，深入探讨解决上述问题的方法，对优化纯镍材料的数控车削加工工艺十分重要。

2数控车削加工工艺简介

数控车削加工的主要目的是对工件进行精密加工，主要方法是通过操纵控制系统控制数控机床刀具的轨迹，以完成工件的车削过程。进行加工前，确定刀具和工件处于同一个坐标系中是极为关键的一点。随着技术的不断发展，编程语言的规范化、控制系统的智能化使得数控机床的加工工艺逐渐标准化、成熟化。数控车削加工工艺主要包括八个过程：加工工艺分析；程序的编程；加工过程中的装刀；装刀组；加工前的对刀；粗加工工艺；半精加工工艺；精加工。这八个主要的加工过程能够保证加工过程的顺利进行。同时，加工技术和加工方法的协调合作，才能实现对工件的精密加工。下面简单介绍数控车削的主要加工工艺。

2.1加工机床的选择

选择加工机床时，要考虑工件的因素和数控机床参数等因素。因为数控机床都有一定的使用范围，因而在选择时要做出相应判断。选择机床时，要根据工件的尺寸、形状、结构、加工要求等进行挑选。同时，机床自身的性能、参数等也会对工件的加工产生一定限制，如主轴转速、最大回转半径等，都是挑选机床时需要考虑的因素。

2.2车削刀具的选择及切削用量

刀具是对工件切削的重要工具。选择刀具时，要综合考虑工件、刀具以及机床三方面的因素。只有这三个方面相互适应、相互协调，才能实现对工件的加工。对于刀具的挑选，要重点考虑以下两个因素。刀具的材质和性能。刀具的性能直接影响加工精度，而刀具的材质制约着刀具的性能。一般情况下，刀具的材质越好，性能也相对越好。选择刀具时，不但要考虑刀具的强度、导热性、硬度等物理特性，还要考虑经济适用性，做到刀具的材质、性能以及经济适用性三者平衡。刀具的形状和尺寸。刀具的外形需要根据要加工的工件进行具体选择，最优的选择是能满足更多的工件完成加工工作。同时，在各种条件都允许的情况下，可以适当选择直径较大的刀具，这有利于提高切削效率，延长使用寿命。切削用量控制着各个工序的运行，每道工序的参数指标都和切削用量息息相关。编程过程中，要重点考虑切削用量。切削用量会对切削深度、进给速度、切削速度产生影响，因此合理确定的切削用量可以加快工作效率，保证加工工艺快速高效完成。

3纯镍的数控车削加工工艺优化

3.1纯镍的数控车削加工工艺存在的问题

经多次试验验证，在对纯镍材料进行加工的过程中，存在刀具磨损严重、使用寿命短、生产效率低下的问题。切削过程中，纯镍材料与刀具的摩擦会产生强烈的震动和高噪声（经检测已超过100dB）。由于刀具的磨损非常严重，在切削一个工件时就要更换十余次刀具。频繁更换刀片造成工件的表面光度不够，只能在加工后期使用锉刀纱布对工件继续打光磨平，浪费了大量人力物力。此外，每次更换刀具都要经历编程、对刀、关闭启动计算机等工序，容易造成计算机故障。事实上，经此工艺加工的工件，不能很好地保障质量，且生产效率低下。如果造成一件工件成为废品，将会产生较大的经济损失。可见，这样进行批量生产时，产品效率和质量均不能保证。因此，探寻优化纯镍的车削加工工艺迫在眉睫。此外，选择采用耐磨性能较好的刀具进行切削时，上述问题仍然存在。因此，还需要寻找新的途径解决上述问题。

3.2纯镍加工时刀具磨损的特点

由试验观察可知，切削纯镍工件时，刀具的磨损主要集中在刀刃附近，且刀刃处的切割热也较高。切削完成后，在副后刀面上会出现一道清晰的沟槽。在切削速度较低的情况下，会出现刀面的磨损，切削面也因较高的切割热而变形，而沟槽的出现会引起强烈的震动和噪声。上述现象会使刀具过早失效，造成加工效率低下、工件表面质量不高、刀具的寿命缩短。3.3纯镍的数控车削加工工艺优化在经历多次探索和尝试后，终于找到了可以解决刀具磨损严重、产生明显沟槽等问题的方法，下面简述这三种新途径。

3.3.1采用涂层硬质合金刀具

在分析刀具磨损成因时，判断镍-钴的亲合会造成刀具的严重磨损。为避免这种状况的发生，决定采用TiN（TiC）涂层硬质合金刀片进行试验。在按照正常的工序加工工件后，于显微镜下观察刀具的磨损程度。结果显示，涂层虽然脱落，但刀具表面无明显的磨损痕迹，且副刀面无沟槽。涂层的脱落可能是牢固度不够，在改进工艺加固涂层后可以取得更好效果。

3.3.2复合聚晶立方氮化硼车削刀

硬质合金会因扩散机理而产生沟槽，采用涂层涂抹合金也增加了刀具成本。经验证，采用复合聚晶立方氮化硼车削刀效果甚佳。复合聚晶立方氮化硼车削刀的硬度与硬质合金刀具相比可以提高20倍，在车削过程中无噪声、无振动，工件表面的光度良好，切屑均匀，无沟槽的产生。分析机理，主要是因为复合聚晶立方氮化硼车削刀硬度高、热稳定性好，因而适于切削纯镍材料。

3.3.3新型陶瓷刀具

山东工业大学研制的新型陶瓷车刀SG5是一种高强度、高热稳定性、高硬度的新型刀具，主要成分是Al2O3-SiC。该刀具硬度是硬质合金刀具的10倍，可以满足切削要求，且成本只有立方氮化硼刀具的1/10，在适用价值和经济适用性上都满足条件，可以经过进一步验证推广。以上三种新方法尚未成熟，有必要进行进一步探讨。但是，这三种方式都具有一定的实用价值，可为数控车削纯镍材料的工艺改进提供一定的借鉴。

4结语

纯镍材料的数控车削加工工艺一直存在刀具磨损严重、噪声大、震动大等问题。解决这些问题，对推进数控车削工艺的发展具有重要意义。本文经分析产生上述问题的机理和成因，提出了三种优化措施。多次试验显示，三种方式基本能解决前述问题，且经济适用性较好，有进一步研究推广的空间。探究纯镍材料的数控车削加工工艺的优化方法有利于推动镍类材料的加工工艺的发展，进而加速数控车削加工工艺的成熟。

作者:唐永亮 单位:中国电子科技集团公司第十二研究所

参考文献

[1]徐世鹏，李祯.纯镍的车削加工[J].航天工艺，1983，（3）：12-14.

[2]刘藜，陶起伦，李祯.纯镍的车削和断屑切削试验[J].航天工艺，1985，（2）：27-33.

[3]倪春杰.轴上套环的数控车削加工工艺设计及优化[J].兰州石化职业技术学院学报，2016，（2）：12-14.

[4]朱岩涛.面向能效的数控加工工艺参数优化方法研究及应用[D].重庆：重庆大学，2016.