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[摘 要]本文通过对目前公司正在生产的成都地铁动车车轴进行结构工艺分析，对比车轴传统加工工艺与数控工序集中加工工艺，结合数控车床的加工特点，对成都地铁动车车轴在数控车床进行工序集中加工的工艺进行浅析。
[关键词]车轴加工；数控车床；加工精度；生产效率；工序集中；
中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0023-01
车轴是转向架组成的重要零部件，车轴的加工质量影响着机车车辆的行车安全，传统的车轴加工受设备等工艺条件的限制，工序比较分散，车轴加工精度和生产效率不高；我们在认真分析现场生产条件的基础上，采用工序集中的原则，将原来在普通车床上加工的内容安排在数控车轴车床上加工，消除了由于多次装夹带来的基准不重合误差，提高了工艺系统的刚度，减少了工序间的吊运及装夹时间，充分发挥了数控车床精度高、效率高、自动化程度高的特点，提高了车轴的加工精度和生产效率。
1、车轴的结构分析
成都地铁动车轴主要加工内容有：中心孔、端面、外圆及圆弧。车轴加工常会遇到因工艺系统刚性不足而产生振动的现象，影响车轴加工质量；数控车床传动链短，传动误差小，机床刚性好，可以提高车轴的加工质量。
2、数控车床的加工特点
数控车床是一种高效率自动化的设备，它的效率是普通车床的2-3倍，所以在车轴加工过程中要充分发挥数控车床的这一特点，就必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之前正确的确定加工方案。
2.1、加工工序划分
在数控车床上加工车轴工序可以比较集中，一次装夹应尽可能完成较多的工序内容，与普通车床加工相比，加工工序划分有自己的特点：制定加工方案的一般原则为先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，加工路线最短，常用的工序划分有保证精度和提高生产效率两个原则。
2.2、加工路线的确定
在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至加工程序结束所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入，返回等非切削空行程。
2.3、数控车加工控制尺寸精度的技巧
数控车削加工技术已广泛应用于机械制造行业，如何高效、合理、按质按量完成工件的加工，不仅依靠数控车床的自身精度，而且还有一定的经验和技巧：
2.3.1、修改刀补值保证尺寸精度
由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：
1）、绝对坐标输入法：根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。
2）、相对坐标法：如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。
2.3.2、半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度
对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。
2.3.3、程序编制保证尺寸精度
1）、绝对编程保证尺寸精度
编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编寫程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。
2）、数值换算保证尺寸精度
很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。轴向尺寸除184外，其余均属直接按零件图标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。
2.4、合理选择切削用量
对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。
2.5、合理选择刀具
2.5.1、刀具材料的选择
成都地铁动车轴的材料是JZ45，在数控车床上加工时半精车刀具采用YT15合金刀片，精车刀具采用陶瓷刀片。既保证了半精车时可以选择较大的背吃刀量，提高切削效率；又保证了车轴精车后的加工精度及表面粗糙度要求。
2.5.2、刀具几何角度的选择
合理选择刀具，关键是合理选择刀具的几何角度，一般来说，提高切削速度，减小进给量，可以提高表面加工质量，但进给量过小会增加冷硬程度和表面残余应力。适当增大前角、后角，减少主偏角，副偏角，增大刀尖圆弧半径，都可以提高工件的表面加工质量。但前角和后角过大，会使刀具耐用度降低，刀具磨损加快，降低表面质量；主偏角，副偏角太小，刀尖圆弧太大，易引起振动；使工件表面加工质量降低。正值刃倾角使切削流向工件待加工表面，并采取卷屑，断屑措施，可防止切屑拉毛已加工表面，提高表面加工质量。工件材料较软或刀具强度较高时，宜选用较大的前角；工件材料较硬或刀具强度较差时，宜选用较小的前角；粗车时选用较小的前角，精车时选用较大的前角。合理选择刀具除遵循以上规律外，还要遵循以下原则：
1）粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。
2）精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。
3）为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。
2.6、合理选择夹具及装夹方式
1）尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具；数控车轴车床采用了液压自动夹紧卡盘，，主轴卡盘一端采用了一定位套限制了车轴的轴向移动，车轴在数控车床上采用一夹一顶的定位方式，从而有效地保证了车轴的轴向尺寸公差。
2）车轴数控车削加工采用了基准重合和基准统一的原则，减少了由于多次装夹带来的定位误差，提高了车轴的定位精度，保证了车轴的加工质量。
3、结语
车轴数控车削加工的关键是：充分利用数控车床高精度、高效率以及作业内容适合工序集中的的特点，将原来分散在普通车床上的工序加以集中，不仅提高了车轴的加工精度，而且生产效率提高了3-4倍。
参考文献
[1] 薛源顺主编；机床夹具设计；北京：机械工业出版社；2009.
[2] 崔兆华主编；数控加工工艺；山东：山东科学技术出版社；2005.
[3] 郑修本主编；机械制造工艺学；北京：机械工业出版社；2010.
[关键词]车轴加工；数控车床；加工精度；生产效率；工序集中；
中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0023-01
车轴是转向架组成的重要零部件，车轴的加工质量影响着机车车辆的行车安全，传统的车轴加工受设备等工艺条件的限制，工序比较分散，车轴加工精度和生产效率不高；我们在认真分析现场生产条件的基础上，采用工序集中的原则，将原来在普通车床上加工的内容安排在数控车轴车床上加工，消除了由于多次装夹带来的基准不重合误差，提高了工艺系统的刚度，减少了工序间的吊运及装夹时间，充分发挥了数控车床精度高、效率高、自动化程度高的特点，提高了车轴的加工精度和生产效率。
1、车轴的结构分析
成都地铁动车轴主要加工内容有：中心孔、端面、外圆及圆弧。车轴加工常会遇到因工艺系统刚性不足而产生振动的现象，影响车轴加工质量；数控车床传动链短，传动误差小，机床刚性好，可以提高车轴的加工质量。
2、数控车床的加工特点
数控车床是一种高效率自动化的设备，它的效率是普通车床的2-3倍，所以在车轴加工过程中要充分发挥数控车床的这一特点，就必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之前正确的确定加工方案。
2.1、加工工序划分
在数控车床上加工车轴工序可以比较集中，一次装夹应尽可能完成较多的工序内容，与普通车床加工相比，加工工序划分有自己的特点：制定加工方案的一般原则为先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，加工路线最短，常用的工序划分有保证精度和提高生产效率两个原则。
2.2、加工路线的确定
在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至加工程序结束所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入，返回等非切削空行程。
2.3、数控车加工控制尺寸精度的技巧
数控车削加工技术已广泛应用于机械制造行业，如何高效、合理、按质按量完成工件的加工，不仅依靠数控车床的自身精度，而且还有一定的经验和技巧：
2.3.1、修改刀补值保证尺寸精度
由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：
1）、绝对坐标输入法：根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。
2）、相对坐标法：如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。
2.3.2、半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度
对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。
2.3.3、程序编制保证尺寸精度
1）、绝对编程保证尺寸精度
编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编寫程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。
2）、数值换算保证尺寸精度
很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。轴向尺寸除184外，其余均属直接按零件图标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。
2.4、合理选择切削用量
对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。
2.5、合理选择刀具
2.5.1、刀具材料的选择
成都地铁动车轴的材料是JZ45，在数控车床上加工时半精车刀具采用YT15合金刀片，精车刀具采用陶瓷刀片。既保证了半精车时可以选择较大的背吃刀量，提高切削效率；又保证了车轴精车后的加工精度及表面粗糙度要求。
2.5.2、刀具几何角度的选择
合理选择刀具，关键是合理选择刀具的几何角度，一般来说，提高切削速度，减小进给量，可以提高表面加工质量，但进给量过小会增加冷硬程度和表面残余应力。适当增大前角、后角，减少主偏角，副偏角，增大刀尖圆弧半径，都可以提高工件的表面加工质量。但前角和后角过大，会使刀具耐用度降低，刀具磨损加快，降低表面质量；主偏角，副偏角太小，刀尖圆弧太大，易引起振动；使工件表面加工质量降低。正值刃倾角使切削流向工件待加工表面，并采取卷屑，断屑措施，可防止切屑拉毛已加工表面，提高表面加工质量。工件材料较软或刀具强度较高时，宜选用较大的前角；工件材料较硬或刀具强度较差时，宜选用较小的前角；粗车时选用较小的前角，精车时选用较大的前角。合理选择刀具除遵循以上规律外，还要遵循以下原则：
1）粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。
2）精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。
3）为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。
2.6、合理选择夹具及装夹方式
1）尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具；数控车轴车床采用了液压自动夹紧卡盘，，主轴卡盘一端采用了一定位套限制了车轴的轴向移动，车轴在数控车床上采用一夹一顶的定位方式，从而有效地保证了车轴的轴向尺寸公差。
2）车轴数控车削加工采用了基准重合和基准统一的原则，减少了由于多次装夹带来的定位误差，提高了车轴的定位精度，保证了车轴的加工质量。
3、结语
车轴数控车削加工的关键是：充分利用数控车床高精度、高效率以及作业内容适合工序集中的的特点，将原来分散在普通车床上的工序加以集中，不仅提高了车轴的加工精度，而且生产效率提高了3-4倍。
参考文献
[1] 薛源顺主编；机床夹具设计；北京：机械工业出版社；2009.
[2] 崔兆华主编；数控加工工艺；山东：山东科学技术出版社；2005.
[3] 郑修本主编；机械制造工艺学；北京：机械工业出版社；2010.