數(shù)控加工工藝的處理方法

摘 要：數(shù)控機(jī)床隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在生產(chǎn)實(shí)際中已成為不可或缺的工具，而數(shù)控加工和編程更是其中的重中之重，為保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，編程人員需要十分了解機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)，熟悉加工工藝的原則，在人機(jī)交互狀態(tài)下，合理的確定數(shù)控加工工藝，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的情況，才能將機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮，以達(dá)到提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)生產(chǎn)水平的目的。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；數(shù)控加工、編程；數(shù)控加工工藝；CAD/CAM技術(shù)

中圖分類號(hào)：TG547 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）33-0077-02

為了提高零件的加工質(zhì)量，使零件加工表面光滑及零件尺寸精度的控制，我們必需在確定零件加工工藝方案后，注意每個(gè)細(xì)節(jié)。因?yàn)榧庸ぶ星邢饔昧康倪x擇、和加工時(shí)刀具的切入切出都會(huì)影響到加工的安全和質(zhì)量，本文對(duì)以上三種加工藝方案加以解析，以期為數(shù)控機(jī)床與操作人員提供參考。

1 加工規(guī)格中量的選擇

隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM軟件的自動(dòng)編程功能給編程人員帶來了溢于言表的福利，編程人員只要使用CAD/CAM軟件，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，就可以解決機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小、切削用量的大小、加工質(zhì)量、刀具磨損，加工成本等的問題。不過這款軟件還需編程人員注意和考慮一些問題以及基本原則，就是要在人機(jī)交互狀態(tài)下，合理的考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)來選擇切削用量，比如刀具規(guī)格、加工的類別、切削的設(shè)定等。不過不可否認(rèn)的是，CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展與普通機(jī)床相比，其效率更加顯著。

1.1 數(shù)控加工中切削規(guī)格的選擇

要使切削效率最高，加工成本最低，就必須在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，充分發(fā)揮機(jī)床性能和刀具切削性能，如何最大限度的發(fā)揮機(jī)床的性能和刀具切削性能，最關(guān)鍵的因素就在于切削規(guī)格的選擇，切削規(guī)格包括切削速度（主軸轉(zhuǎn)速）、背吃刀量、進(jìn)給量，通常稱為切削規(guī)格三要素。在粗、精加工時(shí)切削規(guī)格的原則如下：

①粗加工時(shí)，切削規(guī)格的選擇應(yīng)選取背吃刀量盡可能大的，并根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的有限條件選取盡可能大的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具耐用度選擇最合適的切削速度。

②半精加工和精加工時(shí)，在兼顧加工質(zhì)量，切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本的前提下，切削規(guī)格的選擇應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)，首先應(yīng)以在粗加工為基礎(chǔ)，根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量，并根據(jù)其已加工的光滑度，選取大的進(jìn)給量；最后以保證刀具耐用度為前提，在切削速度上盡可能選擇較大的量。具體數(shù)值的確定還應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來定。

1.2 背吃刀量ap（mm）的選擇

提高企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量，縮減時(shí)間成本，間接節(jié)省管理成本的一個(gè)有效措施，就是在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余量，這是因?yàn)楸吵缘读縜p是由加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度而定的，對(duì)于精加工，一般應(yīng)留一定的余量，來確保零件的加工精度和表面的粗糙度。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可以略小于普通機(jī)床。詳細(xì)要求如下：

①粗加工時(shí)，在剩余精加工、半精加工的余量后，最好能一次走刀將剩下的余量切除，若工藝系統(tǒng)剛性欠缺或余量過大不能一次切除，應(yīng)按先多后少的不等余量法加工。

在工沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）、藝系統(tǒng)剛性較差（細(xì)長(zhǎng)軸、機(jī)場(chǎng)陳舊、鏜刀桿）的情況下，可降低ap，讓其削減力減小。

在加工過程中，應(yīng)操作數(shù)控機(jī)床的控制面板上備有的主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關(guān)，來對(duì)主軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。

2 加工時(shí)刀具的切入切出對(duì)加工的安全和質(zhì)量的影響

在確定零件加工時(shí)，注意每個(gè)細(xì)節(jié)，可以提高零件外表的加工質(zhì)量，使零件的加工表面光滑過渡，加工的安全和質(zhì)量是由加工時(shí)刀具的切入切出來決定的。所以為保證零件曲面的平滑過渡，應(yīng)在保證安全的前提條件下，合理的設(shè)計(jì)道具切入切出的位置及路線，盡量避免刀刃切痕。

2.1 確定切入、切出的路線

通常采用立銑刀的側(cè)刃，在銑床上銑削零件外輪廓，為使零件不直接貼著加工零件輪廓下刀，刀具應(yīng)在安全面下降到切削高度時(shí)，離開工件毛坯一段距離，應(yīng)沿著工件輪廓的延長(zhǎng)線切入，不能直接抬刀切出零件。例如銑削一個(gè)凸臺(tái)的切入和切出可采用如下方法。

①為避免引入或取消刀補(bǔ)時(shí)刀具與工件表面相擦，所引起的工件報(bào)廢。應(yīng)沿著直線切入和切出，并且路線還要再長(zhǎng)一些，指令G00不能在切入切出過程中快速移動(dòng)，要用G01直線插補(bǔ)指令。

②因刀具的切入和切出禁止外延，所以一般采用沿圓弧切入切出來銑削封閉的內(nèi)輪廓。

2.2 選擇切入切出點(diǎn)

①當(dāng)零件輪廓的切入和切出點(diǎn)選在兩幾何元素的交點(diǎn)處時(shí)，則零件輪廓需有交點(diǎn)且交點(diǎn)處允許外延。

②當(dāng)輪廓幾何元素相切無交點(diǎn)且不允許外延，為避免加入和取消刀具半徑時(shí)在輪廓拐角處留下凹，應(yīng)在輪廓中段選擇切出點(diǎn)，并且刀具需遠(yuǎn)離拐點(diǎn)，以圓弧形式切入切出工件。

切入切出點(diǎn)是用來設(shè)置下刀后從外部切入到工件內(nèi)和加工完畢后將刀具引出到外部的過渡段，也是刀具補(bǔ)償加載和卸載的階段，若要提高加工表面質(zhì)量，必須在使用機(jī)床控制器刀具補(bǔ)償方式時(shí)，設(shè)置切出切入點(diǎn)，以獲得合理的NC程序。

3 數(shù)控高效加工方法

隨著現(xiàn)代模具的發(fā)展，模具加工要求也越來越高，為滿足現(xiàn)代模具制造中的制造精度、表面質(zhì)量、表面美觀的要求，模具的制造加工中，高速加工“技術(shù)逐漸被普及，并對(duì)模具加工工藝產(chǎn)生了巨大的影響，它使退火→銑削加工→熱處理→磨削”以及“電火花加工→手工打磨、拋光”等流程變得更為簡(jiǎn)單，這也得以適應(yīng)了現(xiàn)代模具的成形制造中，模具的形面設(shè)計(jì)的復(fù)雜化，和比例不斷增加的自由曲面。

工藝規(guī)程的制定必須以企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況、生產(chǎn)條件來定立，如以企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)水平，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)情況等，來確定數(shù)控高效加工工藝規(guī)則的流程和數(shù)控高效加工工藝規(guī)則的制定。

3.1 粗加工

為獲得好的加工質(zhì)量，為半精加工準(zhǔn)備工件的幾何輪廓，在單位時(shí)間內(nèi)材料的去除率，可在粗加工過程中利用國外先進(jìn)的CAD/CAM軟件可以通過以下方法保證切削條件的恒定。

①恒定的切削載荷：為使切削載荷與刀具磨損速率保持均衡和提高刀具使用期限和加工質(zhì)量，可以通過計(jì)算獲得恒定的切削層面積和材料去除率。

②刀具的進(jìn)給方向應(yīng)避免突然的改變。

③不能將刀具埋入工件，加工模具型腔時(shí)，應(yīng)采用下刀方式為傾斜下刀（常用傾斜角為20 ？觷～30 ？觷），為避免刀具垂直插入工件，最好的方法是采用螺旋式下刀的方式下刀，這樣可以降低刀具載荷；加工模具型芯時(shí)，應(yīng)盡量先從工件外部下刀后水平切入工件。

④為避免垂直切入、切出，刀具切入、切出工件時(shí)應(yīng)盡量采用傾斜式（或圓弧式）切入、切出。

3.2 半精加工

半精加工決定著工件輪廓的形狀是否平整，表面加工的余量是否均勻，半精加工對(duì)于工具鋼模來說是及其重要的。因此為保證半精加工后工件表面具有均勻的剩余加工余量，應(yīng)對(duì)半精加工策略進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 精加工

工件與刀具的接觸點(diǎn)是由加工表面的曲面斜率和刀具有效半徑?jīng)Q定的，為減少抬刀下刀的次數(shù)，加工由多個(gè)曲面組合而成的復(fù)雜曲面，應(yīng)該盡量的在一個(gè)工序中進(jìn)行不間斷的加工，由于加工中表面斜率的變化，為防止造成在斜率不同的表面上實(shí)際步距不均勻，而影響加工質(zhì)量，不能僅僅局限于側(cè)吃刀量，為解決側(cè)吃刀量的問題，每款軟件都有自己的方法。masterCAM軟件則是在定義側(cè)吃刀量的同時(shí)，再定義加工表面殘留面積高度。

4 結(jié) 語

隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，而在達(dá)成設(shè)計(jì)加工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面，數(shù)控編程這一環(huán)節(jié)在CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，其優(yōu)點(diǎn)和效率是顯著的，數(shù)控編程其特點(diǎn)是根據(jù)模具型腔的特點(diǎn)，利用UG或Pro/ENGINEER等先進(jìn)軟件進(jìn)行三維建模，對(duì)分模面，模具型腔、進(jìn)行確定，生成模具型腔實(shí)體圖、工程圖、加工工藝圖，利用CAM系統(tǒng)的功能，從CAPP數(shù)據(jù)庫獲取加工過程的工藝信息，以達(dá)到對(duì)零部件加工工藝路線的控制，輸入加工參數(shù)，然后再在CAM中編制刀具路徑，進(jìn)行三維加工動(dòng)態(tài)仿真，生成加工程序并輸送到數(shù)控機(jī)床完成自動(dòng)化加工。這些加工步驟可以借助CAD/CAM軟件在計(jì)算機(jī)上完成復(fù)雜模具型芯的生產(chǎn)簡(jiǎn)化為單個(gè)機(jī)械零件的數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)和全部模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工編程過程，大大提高了數(shù)控加工的工藝制定、質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率，改變了傳統(tǒng)的數(shù)控制造過程方法，有效地縮短了數(shù)控加工時(shí)間，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，節(jié)約了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

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