數(shù)控加工中工藝路線設(shè)計(jì)原則及方法

張雅琪

數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)是對(duì)工件進(jìn)行數(shù)控加工的前期的工藝準(zhǔn)備工作，無論是手工編程還是自動(dòng)編程，這項(xiàng)工作必須在程序編制工作以前就完成。若數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)方案不合理，往往要成倍增加工作量，造成一些不必要的損失。為了優(yōu)化數(shù)控程序設(shè)計(jì)、提高編程效率、合理使用數(shù)控機(jī)床，有必要對(duì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)等技術(shù)問題加以分析、研究，以做好數(shù)控機(jī)床加工前的技術(shù)準(zhǔn)備工作。

一、數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝相比較，數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容在許多方面與普通機(jī)床加工工藝相同。由于采用數(shù)控機(jī)床加工具有加工工序少，所需專用工裝數(shù)量少等特點(diǎn)，克服了普通傳動(dòng)工藝方法的弱點(diǎn)，使數(shù)控加工工藝相應(yīng)形成了自身的加工特點(diǎn)。一般說來，數(shù)控加工的工序內(nèi)容要比普通機(jī)床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。

（1）數(shù)控加工工藝的內(nèi)容十分具體、工藝設(shè)計(jì)工作相當(dāng)嚴(yán)密。在普通機(jī)床加工時(shí)，許多具體的工藝問題如：工藝中各工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀、走刀路線、切削用量選擇等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定的，一般無須工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)行過多的規(guī)定。而在數(shù)控加工時(shí)，上述這些具體工藝問題，不僅成為數(shù)控工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真考慮的內(nèi)容，而且還必須作出正確的選擇并編入加工程序中。

（2）數(shù)控加工的工藝“復(fù)合性”。采用數(shù)控加工后，工件在一次裝夾下能完成鏜、銑、鉸、攻絲等多種加工，而這些加工在傳統(tǒng)工藝方法下需分多道工序才能完成。因此，數(shù)控加工工藝具有復(fù)合性特點(diǎn)，傳統(tǒng)加工工藝下的一道工序在數(shù)控加工工藝中已轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)或幾個(gè)工步，這使得零件加工所需的專用夾具數(shù)量大為減少，零件裝夾次數(shù)及周轉(zhuǎn)時(shí)間也大大減少了，從而使零件的加工精度和生產(chǎn)效率有了較大的提高。

二、數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)原則

1、工序的劃分方法

設(shè)計(jì)零件的工藝過程，就是確定零件的哪些表面需要數(shù)控加工，經(jīng)過哪些工序以及怎么安排這些工序順序等等。一般在數(shù)控機(jī)床上劃分零件加工工序有以下幾種方法：

按所用刀具劃分工序。為了減少換刀次數(shù)和空程時(shí)間，可以采用刀具集中的原則劃分工序。在一次裝夾中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再換第二把刀，加工其它部位。

（2）按粗、精加工劃分工序。對(duì)易產(chǎn)生加工變形的零件，考慮到工件的加工精度、變形等因素，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先粗后精。

（3）按加工部位劃分工序。這種方法一般適應(yīng)加工內(nèi)容不多的工件，主要是將加工部位為幾個(gè)部分，每道工序加工其中一部分。如加工外形時(shí)，以內(nèi)腔夾緊；加工內(nèi)腔時(shí)，以外形夾緊。在工序的劃分中，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性、工件的安裝方式、數(shù)控機(jī)床的功能、零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少、安裝次數(shù)及工廠生產(chǎn)組織與管理狀況等因素，靈活掌握，力求合理。

2、數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)零件數(shù)控加工的工藝過程時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

（1）工序最大限度集中、一次定位的原則。一般在數(shù)控機(jī)床上，特別是在加工中心上加工零件，工序可以最大限度集中，即零件在一次裝夾中應(yīng)盡可能完成本臺(tái)數(shù)控機(jī)床所能加工的大部分或全部工序。

（2）先粗后精的原則。在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時(shí)，應(yīng)遵循粗、精加工分開原則來劃分工序，即先粗加工全部完成之后再進(jìn)行半精加工、精加工。

（3）先近后遠(yuǎn)、先面后孔的原則。按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而言，在一般情況下，離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。

（4）先內(nèi)后外、內(nèi)外交叉原則。對(duì)既有內(nèi)表面（內(nèi)型、內(nèi)腔），又有外表面需加工的零件，安排加工順序時(shí)，通常應(yīng)安排先加工內(nèi)表面，后加工外表面，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面精加工。

（5）刀具最少調(diào)用次數(shù)原則。在數(shù)控加工時(shí)，為了減少換刀次數(shù)，壓縮空程時(shí)間，應(yīng)按所用刀具來劃分工序和工步。即可按刀具集中工序的方法加工零件。

（6）附件最少調(diào)用次數(shù)原則。即在保證加工質(zhì)量的前提下，一次附件調(diào)用后，每次最大限度進(jìn)行加工切削，以避免同一附件的多次調(diào)用、安裝。

（7）走刀路線最短原則。在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節(jié)省加工時(shí)間，還能減少一些不必要的刀具磨損及其它消耗。

（8）程序段最少原則。在加工程序的編制工作中，總是希望以最少的程序段數(shù)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，以使程序簡(jiǎn)潔，減少出錯(cuò)的幾率及提高編程工作的效率，而且能減少程序段輸入的時(shí)間及計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量的占有數(shù)。

三、數(shù)控加工方法的選擇

應(yīng)根據(jù)被加工零件的種類和加工內(nèi)容選擇合適的數(shù)控設(shè)備和加工方法。例如，旋轉(zhuǎn)類零件的加工，一般采用數(shù)控車床或數(shù)控磨床來完成；孔系零件由于需要加工較多的孔且孔間位置精度要求較高，因此宜用點(diǎn)位直線控制的數(shù)控鉆床與數(shù)控鏜床加工。平面輪廓零件的輪廓多由直線、圓弧和曲線組成，一般在兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床上加工。

四、總結(jié)

隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控加工技術(shù)作為現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)，使得機(jī)械制造的全過程發(fā)生了顯著的變化?，F(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，無論在加工工藝，加工的自動(dòng)控制，還是在加工設(shè)備與工裝等諸多方面均有所不同。因此，探討數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)問題，選擇合理、高效的加工方法和加工路線，對(duì)編制高質(zhì)量的數(shù)控程序，提高零件的加工質(zhì)量和數(shù)控機(jī)床的使用效率，都有重要意義。

參考文獻(xiàn)

1.趙葛霄，數(shù)控加工中刀具的選擇與切削用量的確定，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，2000（11）：33-34。

2.陳光明，數(shù)控加工中工藝路線設(shè)計(jì)原則及方法，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005年第11期。

3.浦艷敏，數(shù)控加工中零件工藝設(shè)計(jì)的技巧及注意事項(xiàng)，遼寧師專學(xué)報(bào)，2004年6月第6卷第2期。