數(shù)控加工工藝設計的原則及方法研究

彭曉玲，張秀娟

1．九江學院機械與材料工程學院，江西九江 332005 2.九江職業(yè)技術學院機械工程學院，江西九江 332007

數(shù)控加工工藝設計的原則及方法研究

彭曉玲1，張秀娟2

1．九江學院機械與材料工程學院，江西九江 332005 2.九江職業(yè)技術學院機械工程學院，江西九江 332007

為了使編程效率得到更好的發(fā)展，就必須優(yōu)化其工藝設計的程序，本文主要就數(shù)控加工的工藝設計原則以及方法等進行研究，以期促進數(shù)控加工技術的發(fā)展。

數(shù)控加工；工藝設計；原則；方法

數(shù)控加工的工藝特點有兩點，其一，在傳統(tǒng)的機床加工過程中，其機床所涉及到的工序相對較少，且所需專用工裝數(shù)量少、加工程序編制也更為復雜；而數(shù)控加工工藝內(nèi)容更為具體、全面，且工藝設計的程序更為嚴謹。其二，數(shù)控加工以集中工序、一次裝夾為理念，實現(xiàn)鏜、銑等工序的復合加工，因此工件的加工質(zhì)量受數(shù)控加工工藝設計方案的影響，數(shù)控加工工藝設計員應該保證數(shù)控加工設計方的科學性，從而保證工件的數(shù)控加工質(zhì)量。

1 數(shù)控加工工藝設計原則

1.1 集中加工工序，精確基準定位

精細準確的定位可以精確被加工工件表面的位置，而為了減少定位的誤差，就要將數(shù)控機床的加工工序集中在一起，用統(tǒng)一的基準來定位。基于此，數(shù)控加工工藝設計員應該把作為精基準的表面，安排于數(shù)控加工工序的始末，以便給后續(xù)的加工工序奠定精基準的基礎，加快加工速度。數(shù)控加工工藝設計員還應該設置輔助基準，以便統(tǒng)一設計、編程以及計算基準。

1.2 先粗加工，后半精加工，再精加工

為了加快數(shù)控加工的速度，充分利用精加工余量均勻性。在進行切削加工工序時，要先進行粗加工，利用大切削的深厚程度減少切削的次數(shù)，省去大量的加工余量；接著在粗加工完成后再安排半精加工的開展，因為粗加工完成后留有的余量均勻性無法在精加工中被充分利用，因此，用半精加工來進一步加工，可以充分利用粗加工的加工余量，進而提高工件表面的加工質(zhì)量。而工件的最終形狀其實是由最后一刀不間斷加工形成，所以數(shù)控加工工藝設計員應該斟酌加工刀具進出刀位置，最好能在工件未形成連續(xù)輪廓時注意刀具地更換，避免因為切削力度轉變而使工件表面產(chǎn)生劃痕的情況出現(xiàn)[1]?？偟膩碚f無論是加工工件的哪一個面時，都應該遵循先粗加工，然后半精加工，再精加工的順序，以便生產(chǎn)出的產(chǎn)品擁有較好的光潔度和較高的精細度。

1.3 就近原則、就內(nèi)原則

在數(shù)控加工的工藝設計過程中，把加工位置到刀點位置之間的距離掌握好非常關鍵。數(shù)控加工工藝設計員要遵循就近原則，首先加工離刀點距離最近的部位，然后再加工與刀點距離較遠的部位，盡量減短刀具的移動距離。比如：針對內(nèi)表面和外表面都需要加工的工件，刀具的剛性若不好，切削熱就會影響到刀尖刃性，造成工件內(nèi)表面形狀、大小脫離控制，但是在數(shù)控車進行削加工工序時，采用就近原則可以讓半成品保持相對的剛性[2]。因此，數(shù)控加工工藝設計方案應該遵循就近原則，先加工離刀點距離的部位，再加工離刀點遠的部位；先加工工件內(nèi)表面，再加工工件外表面的原則，以便提高數(shù)控加工的工作效率。

1.4 選擇最短走刀路線，減少程序段數(shù)

走刀路線是指刀點從開始運作到完成加工，刀點運動的路程加上返回刀點所經(jīng)過的所有路程，其中也包含切削加工所經(jīng)過的路程。而在切削過程中精加工的走刀路線一般是根據(jù)工件的輪廓進行的，走刀路線的確認確定了粗加工的走刀路線。因此，在零件質(zhì)量穩(wěn)固的條件下，選擇最合適的走刀路線，可以省出數(shù)加工的時間，降低刀具的消耗量，減少機械磨損度。另外，針對編制加工程序，數(shù)控加工工藝設計員還要注意盡量讓程序容易上手，減少程序的段數(shù)，從而減少計算機內(nèi)存的占用量和出錯次數(shù)，提高數(shù)控加工質(zhì)量。

2 數(shù)控加工工藝設計的方法

2.1 選擇好走刀路線

在數(shù)控加工工藝設計中，加工的路線應該設計最短的加工路線，以便提高數(shù)控加工效率。同時，還要保證被加工工件表面粗糙度和工件精度。這樣既可以減少程序段數(shù)，又可以減少空刀時間。例如：在數(shù)控銑床上銑削平面輪廓零件時，可以采用立銑刀的側刃進行切削。在操作工程中，若銑刀順著工件外部輪廓的法向方向切入，會在工件表面留下劃痕。因此，銑削工件外輪廓時應該注意切入或切出工件，銑刀必須沿著工件外輪廓曲線的延長線進行切離工作，保證工件曲面平滑度[3]。同時，在銑削工件內(nèi)輪廓表面時，注意刀具的切入切出方式，刀具切入和切出的點應該選擇弧切向方向，以便提高零件內(nèi)表面的光潔度和加工精度。另外，對于點位控制的數(shù)控機床的走刀路線要選擇最短的加工路線，尤其是點群類零件，在走刀路線規(guī)劃時，應該使其空行程路線總和最短，這樣可以減少程序段和空刀時間，從而提升數(shù)控加工的效率。

2.2 安排好加工工序

數(shù)控加工過程中，切削加工、表面處理、清洗、檢驗等工件加工工序會直接影響工件的加工質(zhì)量，甚至影響工件的加工成本和產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。所以安排好加工工序很重要。要保證基準的統(tǒng)一，確保占機時間最短，保證裝夾次數(shù)最少。數(shù)控加工工藝設計員可以利用CAD技術來對加工工序進行編程。數(shù)控加工工藝設計員可以把有關工序的工藝方法和工序參數(shù)導入編程系統(tǒng)，由編程系統(tǒng)輸出數(shù)控加工信息，然后進行加工和設計，從而縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，優(yōu)化企業(yè)產(chǎn)品設計，提升經(jīng)濟效益。

2.3 確定好切削用量

要確定好切削用量，就需要在背吃刀量、主軸轉速和進給速度方面加大關注力度，注意不同的加工方法要對應相對切削入量。粗加工時要選取盡可能大的背吃刀量，使刀口在里層切削，避免工件表面不平的狀況出現(xiàn)；要根據(jù)零件的剛度選取盡可能大的進給量；要根據(jù)上場時間經(jīng)驗，在機床說明書允許的切削速度范圍內(nèi)，確定最佳的切削速度。而在零件半精加工和精加工時，要根據(jù)粗加工完成后的余量確定背吃刀量；要從工件表面的粗糙度出發(fā)，選取較小的進給量，以保證加工精度；要參考有關切削用量的手冊選用適當?shù)那邢魉俣?。因此，?shù)控加工工藝設計院要熟悉數(shù)控加工中切削用量的原則，結合現(xiàn)場生產(chǎn)狀況，選擇合理的切削用量，以便保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，進而發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

3 結論

數(shù)控加工工藝設計是數(shù)控編程中無法分離缺失的重要內(nèi)容，所以數(shù)控加工工藝設計員應該努力提升自身素質(zhì)，設計科學合理的加工工序方案。因此，數(shù)控加工工藝設計員一方面要認真了解數(shù)控加工工藝的知識，學習豐富的實際操作經(jīng)驗，另一方面還要遵循集中工序，精準定位；先粗，后半精，再精；先近后遠，先內(nèi)后外；選擇最短走刀路線等的原則，設計出一個科學合理的數(shù)控加工工藝，從而提高數(shù)控車間的生產(chǎn)效率。

[1]鄒偉全.基于數(shù)控加工的工藝設計原則及方法研究[J].中國科技縱橫，2015，15（19）：57-59.

[2]賴文鋒.數(shù)控加工中工藝設計的原則與方法[J].中國機械，2014，7（13）：173.

[3]翟立基.數(shù)控加工中如何進行加工工藝設計[J].東方企業(yè)文化，2014，27（9）：278.

TG5

A

1674-6708（2015）150-0092-02

彭曉玲，本科，助理實驗師，研究方向：機械制造及數(shù)控加工

張秀娟，碩士，講師，研究方向：數(shù)控技術、虛擬現(xiàn)實技術應用與研究