有效改進(jìn)數(shù)控車床加工工藝流程的途徑

摘 要：數(shù)控車床的加工工藝流程將對(duì)加工質(zhì)量和加工效率產(chǎn)生重要影響，但是我國對(duì)于這一問題的處理上還缺乏規(guī)范性指導(dǎo)，這在一定程度上制約了數(shù)控車床技術(shù)的發(fā)展。本文討論了數(shù)控車床加工流程中零件工藝性分析、加工方法與工序選擇、路線的確定、工序卡和刀具安裝設(shè)計(jì)這幾個(gè)重要步驟的改進(jìn)途徑。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 工藝 流程 改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（c）-0109-01

在使用數(shù)控車床進(jìn)行加工的過程中，走刀路線及車削參數(shù)都是事先設(shè)定好之后再輸入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，車床在系統(tǒng)的控制下進(jìn)行加工。[1]因此，數(shù)控車床的加工工藝的流程將對(duì)加工質(zhì)量和加工效率產(chǎn)生重要影響。近年來，我國數(shù)控加工水平發(fā)展迅猛，但是對(duì)于數(shù)控車床加工工藝各流程的處理上還缺乏規(guī)范性指導(dǎo)，這在一定程度上制約了數(shù)控車床技術(shù)的發(fā)展。本文將討論數(shù)控車床加工流程中零件工藝性分析、加工方法與工序選擇、路線的確定、工序卡和刀具安裝設(shè)計(jì)這幾個(gè)重要步驟的改進(jìn)途徑。

1 準(zhǔn)確地進(jìn)行加工零件的工藝性分析

1.1 加工零件的工藝性要符合數(shù)控車床加工的可能性

零件的外形和內(nèi)孔盡可能采取統(tǒng)一的幾何類型和尺寸以減少刀具的更換次數(shù)。零件的工藝的優(yōu)劣與轉(zhuǎn)接圓弧半徑的大小和被加工輪廓的高低相關(guān)，應(yīng)注意內(nèi)槽圓角的半徑不能過小以防止沒有相應(yīng)直徑的刀具做匹配。另外，還應(yīng)該統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，這樣就不會(huì)因?yàn)楣ぜ闹匦掳惭b而導(dǎo)致加工之后兩個(gè)面上的尺寸及輪廓位置不對(duì)稱。而且工件上要有定位基準(zhǔn)孔，也可以將相應(yīng)的工藝孔作為基準(zhǔn)孔。如果以上兩種方式都無法實(shí)現(xiàn)，還可以用精加工過的表面作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這樣才可以減少兩次裝夾的誤差。

1.2 加工零件的工藝性要符合數(shù)控車床加工的便捷性

零件尺寸的標(biāo)注應(yīng)以方便數(shù)控車床加工為前提。車床加工的零件圖應(yīng)直接給出坐標(biāo)尺寸或使用統(tǒng)一基準(zhǔn)的引注尺寸。[2]這樣便于尺寸之間的協(xié)調(diào)，也便于編程，在保持工藝基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)設(shè)置與檢測(cè)基準(zhǔn)的一致性方面帶來很大方便，同時(shí)也消除了設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品裝配等使用特性的顧慮。另外，應(yīng)注意工件輪廓幾何元素的條件是否充分，在手工編程時(shí)要計(jì)算節(jié)點(diǎn)或基點(diǎn)坐標(biāo)，在自動(dòng)編程時(shí)要工件輪廓包含的所有幾何元素進(jìn)行定義，因此在進(jìn)行工藝性分析時(shí)，要注意各幾何元素的給定條件的充分性。

2 選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒ê图庸すば?/p>

2.1 加工方法的選擇

在選擇加工方法時(shí)應(yīng)該遵循的原則是保證工件表面的粗糙度和加工精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。[3]能夠滿足同一級(jí)別表面粗糙度和加工精度的加工方法有很多，所以在選擇的過程中要考慮零件的尺寸、形狀、熱處理等方面的要求，選出最適合、最高效的加工方法。對(duì)于一些精度級(jí)別的孔可以采用鉸削、磨削、鏜削等加工方法，箱體表面較小的孔一般選擇鉸孔的方法，如較大的孔一般采用鏜孔的方法。另外，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際情況、生產(chǎn)效率和成本方面的考慮也是必不可少的。

2.2 加工工序的選擇

使用數(shù)控車床加工零件，工序應(yīng)該比較集中。應(yīng)該盡可能在一次裝夾中完成全部或大部分工序。首先應(yīng)該根據(jù)零件的圖樣，考慮工件能否在一次裝夾中完成整個(gè)零件的加工，如果不能，應(yīng)該考慮如何最大限度的減少裝夾次數(shù)和刀具更換的次數(shù)。在劃分工步時(shí)，要考慮加工效率和加工精度兩方面因素，同一表面的加工順序依次為粗加工、半精加工和精加工，可以先完成一個(gè)表面的全部加工，也可以將所有表面的粗、精加工分開進(jìn)行。

3 確定最佳的加工路線

確定加工路線應(yīng)遵循的原則應(yīng)該包括：保證加工路線最短以減少空刀時(shí)間和程序段；簡化數(shù)值計(jì)算以減少編程工作量；確保被加工零件的表面粗糙度和精度。對(duì)點(diǎn)位控制的數(shù)控車床只對(duì)定位精度要求較高，而刀具的運(yùn)動(dòng)路線則無關(guān)緊要，所以這類車床應(yīng)以空行程最短的原則來制定走刀路線。另外還要確定刀具軸向的運(yùn)動(dòng)距離，這一距離的大小主要受工件孔深的影響。例如，在數(shù)控車床車螺紋時(shí)，要避免在進(jìn)給機(jī)構(gòu)減速或加速中切削，因此需要引入距離和超越距離。在車削平面零件時(shí)，一般采用立刀側(cè)刃進(jìn)行車削。為保證零件表面質(zhì)量和減少接刀痕跡，要精心設(shè)計(jì)刀具的切入和切出程序。[4]車削外表面輪廓時(shí)，車刀的切入點(diǎn)和切出點(diǎn)應(yīng)在零件曲線的延長線上，這樣才能保證零件輪廓的光滑，避免表面產(chǎn)生劃痕。在車削零件內(nèi)輪廓的表面時(shí)，車刀應(yīng)該沿零件輪廓的法線切入或切出，并且切入點(diǎn)和切出點(diǎn)位于兩個(gè)幾何元素的交接點(diǎn)上。并且在輪廓加工時(shí)應(yīng)避免停頓，這是因?yàn)樵诩庸み^程中車床的各零部件處于彈性變形的平衡狀態(tài)下，突然的停頓會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)失去平衡，并在工件表面留下劃痕。

4 數(shù)控車床工序卡的制定和刀具安裝設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)控車床工序卡的制定

數(shù)控車床和普通車床在工藝上有很大區(qū)別。數(shù)控車床的工序內(nèi)容較為復(fù)雜，由于數(shù)控車床的性能極佳再加上造價(jià)昂貴，所以它要承擔(dān)起普通車床無法完成的復(fù)雜工序。另外普通車床不需要考慮工步的問題，但是數(shù)控車床需要編程，所以要事先考慮工步的安排、換刀點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)及路線等問題，因此工序卡的制定是不可或缺的。工序卡的主要內(nèi)容應(yīng)該包括：編程原點(diǎn)及對(duì)刀點(diǎn)、編程說明、車削參數(shù)等。其中編程說明應(yīng)包含程序編號(hào)、機(jī)床型號(hào)、鏡向?qū)ΨQ加工方式、所用刀具半徑補(bǔ)償?shù)葍?nèi)容。

4.2 刀具的安裝設(shè)計(jì)

刀具安裝設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則是：盡量統(tǒng)一工藝、設(shè)計(jì)和編程的基準(zhǔn)；盡可能地減少裝夾次數(shù)，爭取在一次裝夾中完成所有加工表面的加工；充分發(fā)揮數(shù)控車床的效能，避免占機(jī)人工調(diào)整。另外，車床加工還應(yīng)該注意當(dāng)加工零件的數(shù)量不多時(shí)，應(yīng)盡可能使用數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，可調(diào)式夾具、組合夾具及其他通用夾具，這樣就可以節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用和生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。[5]

5 結(jié)語

在使用數(shù)控車床進(jìn)行零件加工的實(shí)際過程中，工藝流程都不是一次性人為確定的，而是通過首件試切后不斷的優(yōu)化和改進(jìn)來完成的。對(duì)于數(shù)控車床加工工藝流程的改進(jìn)，就是在工藝流程執(zhí)行的過程中不斷地發(fā)現(xiàn)不足、并及時(shí)地優(yōu)化，而且要將結(jié)果以資料、數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行歸納總結(jié)，應(yīng)用到未來的生產(chǎn)中，使加工工藝的流程得到最大限度的改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙藝兵.數(shù)控車床加工工藝分析與設(shè)計(jì)[J].中國制造業(yè)信息化，2012，4（6）：39-41.

[2]胡小波.淺談數(shù)控車床加工程序的編制[J].裝備制造技術(shù)，2011，6（11）：60-65.

[3]王瑞泉.數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝相結(jié)合[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào)，2007，7（5）：19-22.

[4]程叔重.數(shù)控加工工藝[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2003，21-24.

[5]唐應(yīng)謙.數(shù)控?cái)?shù)控加工工藝學(xué)[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2000，102-105.