數控加工工藝的設計過程確定

張少敏

摘要：數控加工工藝的設計，決定著零件能否在數控機床上順利進行加工，最終達到合格的技術結果，是加工的第一道門檻兒。因此選擇適合的設備、適當的切削要素和合理的加工路線等，是設計過程的根本。合理的設計過程使整個加工做到有的放矢，從而提高生產效率。

關鍵詞：加工工藝；設計過程；審查；分析；原則；選擇；確定

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）39-0115-02

隨著科學技術的發(fā)展，先進的技術設備不斷在機加工領域得到廣泛的應用，推動著先進生產力的不斷變革和更新，特別是數控技術的應用起到了不可取代的作用。它為各種復雜的加工技術和精度以及多樣性提供了可能性。因此，從事數控專業(yè)者掌握數控技術的加工工藝設計過程，是做好切削加工的關鍵一步。下面就對設計過程的確定進行淺析和探討。

一、設計數控加工工藝前的準備

1.選擇并確定被加工對象是否適合數控加工。對于普通機床難加工或無法加工，或者質量那以保證的，并且在普通機床上加工生產效率低勞動強度大的，優(yōu)先選擇進行數控加工。比如：（1）精度要求較高的回轉體零件。（2）表面粗糙度值小的零件。（3）表面形狀復雜的回轉體零件。（4）帶特殊螺紋的回轉體零件。但數控車床不適宜車削裝夾困難的零件和車削加工很不穩(wěn)定的零件。

2.對被加工零件圖紙進行數控加工工藝分析。首先，要審查與分析零件圖中構成的幾何元素是否充分。因為在自動變成編程時，要對構成輪廓的所有幾何元素進行定義，手工編程時要計算出每一個點的坐標，無論哪一點不明確或者不確定，編程都無法進行。其次，審查與分析定位基準的可靠性。數控加工工藝特別強調用同一個基準定位，否則很難保證兩次定位安裝加工后兩個面上的輪廓位置及尺寸協(xié)調。所以，如零件本身有合適的孔，最好就用它做定位基準孔。再次，要審查與分析零件圖中的尺寸標注方法是否適應數控加工的特點。對數控加工來講，最傾向于同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法，即便與編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調。由于零件設計人員往往在尺寸標注中較多考慮裝配等實用性能，而不得不采取局部分散的標注方法，這樣會給工序安排與數控加工帶來諸多不便。最后，審查與分析零件所要求的加工精度、尺寸公差是否可以得到保證盡管數控機床比普通機床精度高，但在加工過程中也會遇到受力變形的干擾，特別是對于薄壁件、剛性差的零件，一定要注意被加工部位的剛性。

3.零件毛坯的工藝分析和進給路線的安排。數控車削加工工序的劃分方法有：（1）按安裝次數劃分工序。（2）按加工部位劃分工序。（3）按所有刀具劃分工序。加工順序的安排原則是：（1）先粗后精的原則。（2）先近后遠的原則。（3）內外交叉的原則。（4）基面先行的原則。（5）同一把刀連續(xù)加工原則。

選擇正確的進給路線，要首先根據已定工步順序確定各表面加工進給路線的順序，尋求最短的加工路線來提高工作效率。選擇在加工時工件變形最小的路線，對橫截面小的細長工件或薄壁零件應采用多次走刀，采用對稱去余量法安排進給路線。同時應注意的問題是，在安排一刀或多刀的精加工進給路線時，工件的完工輪廓應由最后一刀連續(xù)加工而成，正確選擇切入、切出及接刀點的位置，巧用切刀點。

二、數控機床的類型選擇

不同類型的零件應在不同的數控機床上加工，要根據零件的形狀和使用特征選擇機床。數控車床適于加工形狀比較復雜的軸類零件和由復雜曲線回轉形成的輪廓。數控立式鏜銑床和立式加工中心適于加工箱體類零件和平面凸輪類零件，以及樣板和形狀復雜的平面或立體零件的內外型腔。數控臥式鏜銑床和臥式加工中心適于加工各種復雜的箱體類零件、泵體、閥體、殼體等零件。多坐標聯動的臥式加工中心還可用于加工各種復雜的曲線、葉輪、模具等零件。

三、加工方法的選擇與加工方案的確定

1.加工表面的加工精度和表面粗糙度能否達到標準要以加工方法的選擇原則為前提。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。例如，對于IT8級精度的孔采用鏜削、鉸削、磨削等加工方法均可達到精度要求，但箱體上的孔一般采用鏜削和鉸削而不采用磨削。一般小尺寸的箱體孔選擇鉸削，當孔徑較大時則選擇。

2.加工余量的選擇。其選擇應按以下原則進行：（1）采用最小加工余量原則，以求縮短加工時間，降低零件的加工費用。（2）應有充分的加工余量，特別是最后的工序。加工余量應能保證達到工件圖樣上所規(guī)定的要求。

3.加工方案確定的原則。零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。確定方案時，首先應根據主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法。例如，對于孔徑不大的IT7級精度的孔，最終加工方法取精鉸時，則精鉸前通常要經過鉆孔、擴孔、和粗鉸孔等加工。

四、對刀點與換刀點的確定

對刀點是數控加工中刀具相對工件運動的起點。巧妙選擇不僅可以節(jié)省加工過程的執(zhí)行時間，還能減少不必要的刀具損耗和機床運動部件的磨損。在編程時無論是刀具相對工件移動，還是工件相對刀具移動，都是把工件看成靜止，刀具在運動。通常把對刀點稱為程序原點，它可以設在被加工零件上，也可以設在與零件定位基準有固定尺寸關系的夾具上的某一位置。其選擇原則應該以找正容易、編程方便、對刀誤差小、加工時方便可靠。多刀加工的機床編程而設置的，因為換刀點位置要適當，太遠時調刀空行程太長，生產效率低；太近則可能在刀具轉位時，使刀具和工件發(fā)生碰撞。

五、切削用量的確定

切削用量包括切削深度、主軸轉速、進給量。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應編入程序單內。

合理選擇切削用量的原則是：粗加工時一般以提高生產效率為主，但應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數據應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗確定。

六、數控加工的技術文件編程

編寫數控加工技術文件是數控加工工藝設計的內容之一。是數控加工的重要步驟。用數控機床對零件進行加工時，首先對零件進行工藝分析，以確定加工方法、加工路線、正確的選擇數控機床刀具和裝夾方法；然后，按照加工工藝要求，根據所用數控機床的指令代碼及程序格式，將刀具的運動軌跡、位移量、切削參數及輔助動作（換刀、主軸正轉或反轉、切削液開或關）編寫成加工程序單，傳送或輸入到數控裝置中，從而驅動機床加工零件。

數控車床的加工工藝是指令性文件，加工程序相對普通機床有較大區(qū)別，設計者應根據生產實踐中總結出來的一些綜合性工藝原則，結合實際生產條件，提出幾種方案，通過對比分析，從中選取最佳方案，讓數控加工發(fā)揮它的更大優(yōu)勢，為人們帶來豐碩的價值。

參考文獻：

[1]張夢欣.數控加工工藝學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2005.endprint