零件數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)

秦偉 劉宇

摘要 根據(jù)大量加工實(shí)例分析，數(shù)控加工中失誤的主要原因多為工藝方面考慮不周。若數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)方案存在問(wèn)題，會(huì)成倍增加工作量，帶來(lái)不必要的損失。因此數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)是數(shù)控加工中的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到所編制零件加工程序的正確性與合理性，其工藝方案的好壞，直接影響數(shù)控加工的質(zhì)量、效益以及程序編制的效率。

[關(guān)鍵詞]數(shù)控加工工藝；工藝性分析；工藝設(shè)計(jì)原則；

1.數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)

1.1由于采用數(shù)控機(jī)床加工具有加工工序少，所需專(zhuān)用工裝數(shù)量少等特點(diǎn)，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)容繁瑣。從編程來(lái)看，加工程序的編制要比普通機(jī)床編制工藝規(guī)程繁瑣。

1.2采用數(shù)控加工，工件在一次裝夾下能完成鏜、銑、鉸、攻絲等多種加工，數(shù)控加工工藝具有復(fù)合性特點(diǎn)，從而減少零件加工所需的專(zhuān)用夾具數(shù)量，同時(shí)也減少零件裝夾次數(shù)及周轉(zhuǎn)時(shí)間，使零件的加工精度和生產(chǎn)效率明顯提高。

2.零件的數(shù)控加工工藝性分析

2.1零件數(shù)控加工的合理性分析

當(dāng)確定零件進(jìn)行數(shù)控加工后，應(yīng)選擇最合適、最需進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序安排數(shù)控加工。零件數(shù)控加工的合理性考慮的因素如下：

（1）零件的復(fù)雜程度高，精度高，品種多、生產(chǎn)批量小，采用數(shù)控加工會(huì)獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益；

（2）不同機(jī)床性能、不同零件要求，不同類(lèi)別的零件分配在不同類(lèi)型的機(jī)床上加工，從而得到較高的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，先在普通機(jī)床上進(jìn)行零件的大切削量粗加工，提高數(shù)控機(jī)床加工效率。

2.2零件數(shù)控加工的工藝性分析

數(shù)控加工前，必須首先對(duì)零件圖紙進(jìn)行仔細(xì)的數(shù)控加工工藝性分析，主要從數(shù)控加工的方便性與可能性兩個(gè)角度進(jìn)行審查和分析。

（1）首先分析零件圖紙中的尺寸數(shù)據(jù)的給出是否符合編程方便的原則。

1）零件圖紙中的尺寸標(biāo)注方法是否適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)；

2）構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件是否充分。

（2）其次分析零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性是否符合數(shù)控加工的特點(diǎn)。

1）零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類(lèi)型和尺寸。

2）分析零件定位基準(zhǔn)的可靠性。

（3）應(yīng)分析零件所要求的加工精度等是否可以得到保證。

3.零件數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)原則

3.1零件加工工序的劃分方法

設(shè)計(jì)零件的工藝過(guò)程，就是確定零件的哪些表面需要數(shù)控加工，經(jīng)過(guò)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：

（1）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。在專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床或加工中心上大多采用這種方法。

（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(kāi)的原則來(lái)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，主要是將加工部位分為幾個(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。

3.2零件加工的數(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(guò)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。在加工中心上加工零件，工序可以最大限度集中。對(duì)于同軸度要求很高的孔系加工，應(yīng)在一次安裝后，通過(guò)順序連續(xù)換刀來(lái)完成該同軸孔系的全部加工，然后再加工其它坐標(biāo)位置的孔，以消除重復(fù)定位誤差的影響，提高孔系的同軸度。

（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(lái)劃分工序時(shí)，應(yīng)遵循粗、精加工分開(kāi)原則來(lái)劃分工序。精加工時(shí)主要保證零件加工的精度和表面質(zhì)量，故通常精加工時(shí)零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)精加工而成。

（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)問(wèn)。對(duì)于車(chē)削而言，先近后遠(yuǎn)還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。對(duì)于既有銑平面又有鏜孔的零件的加工中，可按先銑平面后鏜孔順序進(jìn)行。

（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(lái)劃分工序和工步。即可按刀具集中工序的方法加工零件。為了減少換刀時(shí)間。同一把刀具工序盡可能集中，盡可能用同一把刀具加工完零件表面上的相同切削部分，以避免同一把刀具的多次調(diào)用、安裝。

（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。

（8）程序段最少原則。在加工程序的編制工作中，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)。

（9）數(shù)控加工工序和普通工序的銜接原則。各道工序需要相互建立狀態(tài)要求，各道工序必須前后兼顧，綜合考慮。

（10）特殊情況特殊處理的原則。

4.結(jié)論

由于零件復(fù)雜多樣，輪廓外形的形狀各不相同，毛坯材料、大小不盡相同，因此數(shù)控加工編程人員在擬定零件數(shù)控加工工藝時(shí)，應(yīng)進(jìn)行充分、全面的工藝分析，靈活、合理地設(shè)計(jì)工藝，向優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的目標(biāo)方向努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]周濟(jì)，周艷紅.數(shù)控加工技術(shù).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002：l-70.