傳統(tǒng)機加工與數(shù)控加工工藝差異探討

【摘 要】數(shù)控加工工藝是由傳統(tǒng)加工工藝、計算機數(shù)控技術(shù)、計算機輔助設(shè)計技術(shù)和計算機制造技術(shù)結(jié)合起來的，它起源于傳統(tǒng)機加工工藝。本文主要從夾具選擇、刀具選擇、切削用量、加工模式等方面探究數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)機加工工藝的特點及差別。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工工藝；傳統(tǒng)機加工工藝；夾具；刀具

數(shù)控加工工藝從多方面對傳統(tǒng)加工工藝進行了改進，只有對這些差異了如指掌，才能確保數(shù)控加工工藝的使用，使加工過程順利完成，并有助于加工質(zhì)量的提高。

1.工藝復雜性的差異

加工零件的工藝性、定位基準及裝夾方式、工藝路線的制定、工藝參數(shù)、刀具及切削方式的選擇等都是數(shù)控加工工藝需要考慮的因素，不過在傳統(tǒng)加工工藝中，這些因素都能夠進行簡化處理。相對傳統(tǒng)加工工藝而言，數(shù)控加工工藝顯得更為復雜，且影響因素也更多一些，基于此，對數(shù)控編程全過程實施綜合分析、合理安排并進行整體完善具有重要意義。對同一個數(shù)控加工任務(wù)來說，有多套數(shù)控工藝方案可供其選擇[1]。多樣化既是數(shù)控加工工藝的主要特色，也是與傳統(tǒng)加工工藝的重要區(qū)別之一。

2.裝夾及夾具選擇的差異

數(shù)控加工工藝要求夾具必須滿足以下條件：（1）夾具的坐標方向必須與機床的坐標方向保持相對固定；（2）對零件與機床坐標系之間的尺寸關(guān)系進行協(xié)調(diào)。如在機床上安裝數(shù)據(jù)加工中心夾具時，會利用工作臺上的基準孔或基準進行定位，這樣能夠保證零件工件坐標與機床坐標系之間形成固定的尺寸關(guān)系，這明顯不同于傳統(tǒng)加工工藝。定位和夾緊是裝夾的兩個重要步驟，傳統(tǒng)加工工藝中，由于機床加工能力有限，往往需要進行多次裝夾才能完成整個加工任務(wù)。而數(shù)控機床僅需一次裝夾就能完成，有效避免了因多次裝夾所產(chǎn)生的誤差。設(shè)計并使用專用夾具的目的是為了能夠方便快捷的完成定位和夾緊工作，不過設(shè)計和生產(chǎn)專用夾具需要高昂費用，如果加工工件數(shù)量較少的話，會導致分攤在被加工工件身上的夾具費用十分可觀，因此在使用專用夾具前應(yīng)進行綜合考慮。而數(shù)控加工工藝能夠通過儀表調(diào)試法完成定位任務(wù)，并使用最為普通的夾緊元件完成夾緊任務(wù)，這樣能夠有效避免因使用專用夾具而產(chǎn)生的高成本。

3.刀具選擇的差異

不同加工工藝和加工方法所需要的刀具也不盡相同，尤其是數(shù)控加工工藝中的高速切削同傳統(tǒng)加工工藝中的速度切削有著明顯不同，它以獨特的機理使加工效率和質(zhì)量都有大幅提升，在減少切削變形及縮短加工周期這兩方面也成效顯著，這必然會導致與其相配套的高度切削刀具需求量直線上升[2]。另外，還有一種只需加少許切削液或不加切屑液的干切削加工技術(shù)，該技術(shù)對刀具的耐熱性有著極高要求。同傳統(tǒng)加工工藝相比，數(shù)據(jù)加工工藝對刀具各方面性能的要求都顯著增強。另外，刀具行業(yè)的地位和作用也隨著數(shù)據(jù)加工工藝的產(chǎn)生發(fā)生了明顯變化，由之前單一的刀具生產(chǎn)和供應(yīng)發(fā)展到目前對切削技術(shù)和產(chǎn)品的創(chuàng)新及研發(fā)；由之前純粹的供應(yīng)商身份轉(zhuǎn)變成當前能夠幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本的重要合作伙伴。

4.加工方式的差異

傳統(tǒng)加工工藝中應(yīng)慎重采用的加工方式在數(shù)控加工工藝中變得簡單可行，如現(xiàn)代數(shù)控機床中的調(diào)頭鏜取代了傳統(tǒng)加工方式中的懸臂鏜。進行孔位加工時，傳統(tǒng)加工工藝中所采用的空刀法和修整法被數(shù)據(jù)加工工藝中的背鏜法和數(shù)控修整法所取代。硬切削工藝是目前新出現(xiàn)的一種加工工藝，它以較高的加工效率、較低的設(shè)備資金投入及加工成本對傳統(tǒng)磨削工藝形成了強烈的沖擊。同傳統(tǒng)的濕切削技術(shù)相比，干切削技術(shù)有著“綠色制造工藝”的美譽，不過也存在一些不足，如切削變形嚴重和切削力明顯增大等，但通過對這些缺點進行分析，并采取有效措施加以完善后，干切削還是有明顯優(yōu)勢的，它也必將被廣泛的推廣和應(yīng)用。

數(shù)控加工中的高速加工具有傳統(tǒng)加工工藝所無可比擬的優(yōu)勢，下面以模具加工為例進行具體說明：在傳統(tǒng)加工工藝中，通常需要多道加工工序才能完成模具加工任務(wù)，而利用高速加工只需要1～2道工序即可完成，并且因高速加工的精度較高，不必在進行傳統(tǒng)加工中的電加工和磨削加工這兩道工序。同普通加工相比，高速加工的切削速度提升了5～10倍，其優(yōu)點如下：縮短加工時間，便于采用較小直徑的刀具；有利于脆性材料和薄壁零件的加工；僅需極少工序即可達到傳統(tǒng)加工需要多道工序才能獲得的表面加工質(zhì)量和加工精度，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟收益大幅提高。

5.熱變形的差異

熱變形是切削過程中不可避免的問題之一，工件進行精加工期間，熱變形會對其加工精度產(chǎn)生直接影響。由于傳統(tǒng)加工工藝的加工工序較多，各個工序的銜接有一定的緩沖時間，可以在上道加工所產(chǎn)生的溫升下降到正常水平后再進行下一工序，直至最后的精加工，另外，對工步間的間隔時間進行有效控制也是降低熱變形影響的有效方法[3]。

由于數(shù)控加工能夠連續(xù)高效地對多個面進行加工，所以在連續(xù)切削過程中產(chǎn)生的熱量無法及時恢復正常，如果通過控制工步間的間隔時間來降低熱變形影響，又會降低加工效率，基于此，數(shù)控加工中的熱變形是當下亟待解決的問題。發(fā)現(xiàn)熱變形的規(guī)律并通過程序進行預補償是降低熱變形影響的理想方法，不過目前并無法發(fā)現(xiàn)熱變形的規(guī)律，所以采用數(shù)控機床加工精度要求較高的零件時，也只能采取先冷卻再精加工的方法來降低熱變形的影響。

6.柔性化程度不同

傳統(tǒng)的通用機床與專用機床相比，通用機床柔性好、可效率不高，而專用機床效率高，可是剛性大、柔性差，且對零件適應(yīng)性低，在激烈的市場競爭中，傳統(tǒng)通用機床的改型頻率相對較低。而對于數(shù)控機床來說，它的市場適應(yīng)性強，只要改變程序就能加工新的零件，不僅自動化高，而且柔性高、效率高。

7.結(jié)語

對于數(shù)控加工工藝來說，普通加工工藝是其基礎(chǔ)及技術(shù)保障，它是由傳統(tǒng)加工工藝、計算機數(shù)控技術(shù)、計算機輔助設(shè)計技術(shù)和計算機制造技術(shù)組成的，并起源于傳統(tǒng)的機加工工藝。本文主要圍繞數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)機床加工工藝的特點及差異展開探討，從而編制出更好的、適宜的工藝文件。

【參考文獻】

[1]郭英杰.淺談數(shù)控加工切槽與切斷[J].張家口職業(yè)技術(shù)學院學報，2010（01）：51-53.

[2]高素琴.數(shù)控車床螺紋加工指令的分析與應(yīng)用[J].南通職業(yè)大學學報，2011（01）：77-79.

[3]吳霞，周太平.數(shù)控加工中的工藝與夾具設(shè)計若干問題探討[J].煤礦機械，2010，31（2）：96-98.