淺談數(shù)控加工中心的工藝設(shè)計(jì)

莫宗遠(yuǎn)

摘要：在比較數(shù)控加工中心機(jī)床加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)控加工中心機(jī)床加工工藝中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了深入分析，總結(jié)了數(shù)控加工中心機(jī)床的工藝設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計(jì)；工藝分析；數(shù)控

隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展， 產(chǎn)品多樣化和更新快是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的顯著特點(diǎn)， 過去那種傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)方式已逐步被多品種中小批量生產(chǎn)方式所取代。這就要求所用加工設(shè)備不僅要具有較高的靈活性， 還應(yīng)具備較高的生產(chǎn)效率和加工精度。如何有效地使用數(shù)控加工設(shè)備并發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)是擺在我們面前的主要課題。本文就數(shù)控工藝制訂的基本方法和步驟進(jìn)行初步探討。

一、數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容

1、選擇那些適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，確定工序的內(nèi)容。就單個(gè)零件來說，并不是所有的加工工藝的過程都需要在數(shù)控機(jī)床上去完成的，通常情況下只有一部分的工藝內(nèi)容需要數(shù)控加工。這個(gè)過程就需要對(duì)零件的圖樣仔細(xì)的進(jìn)行工藝分析，找到最適合也是最需要采用數(shù)控加工的內(nèi)容以及工序。在內(nèi)容選擇的過程中，必須結(jié)合企業(yè)已擁有的設(shè)備，以解決難題和關(guān)鍵問題為目標(biāo)，最終使生產(chǎn)效率在一定程度上提高，使數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)得到充分的發(fā)揮。

2、選擇合適的數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床一般情況下會(huì)有兩個(gè)動(dòng)力頭，數(shù)控加工只需要一次裝夾就可以完成普通的加工幾次裝夾所能夠完成的加工任務(wù)。所以，可以按照一次裝夾所能夠完成的加工任務(wù)來確定一道工序的具體內(nèi)容。

3、對(duì)加工零件的圖紙進(jìn)行分析。明確加工的內(nèi)容以及技術(shù)的要求，明確加工的方案，制定出數(shù)控加工的路線，在數(shù)控加工的工序前后通常情況下都會(huì)加入一些普通的加工工序，如果不能夠很好的銜接，就很容易產(chǎn)生矛盾。

4、設(shè)計(jì)數(shù)控加工的工序，例如對(duì)工序的劃分、夾具的定位與安裝、刀具的選擇、走刀路線的確定、切削用量的確定等。

5、數(shù)控加工工序程序的調(diào)整，合理優(yōu)化加工程序。

6、對(duì)數(shù)控機(jī)床上的部分工藝指令進(jìn)行處理。

二、加工中心的特點(diǎn)和適用范圍

1、加工中心的主要特點(diǎn)

能實(shí)現(xiàn)工序高度集中的加工， 即在一臺(tái)加工中心上實(shí)現(xiàn)原需多臺(tái)機(jī)床才能完成的工程作業(yè)。例如在加工中心上加工箱體類零件時(shí)， 一次裝夾就可對(duì)除裝夾表面以外的其它表面連續(xù)進(jìn)行銑、鉆、幢、擴(kuò)、鉸和攻絲等一系列操作。適合復(fù)雜零件的加工減少人為誤差， 加工一致性好， 質(zhì)量穩(wěn)定具有充分的柔性， 更換加工零件僅需更換程序和簡(jiǎn)單的機(jī)床調(diào)整對(duì)編程者、操作者的熟練程度和刀具、生產(chǎn)管理有很高的要求。

2、適宜加工的零件

適宜加工的零件主要是加工復(fù)雜、工序長(zhǎng)、精度要求較高并需多種類型的普通機(jī)床和眾多刀夾具并需要多次裝夾和調(diào)整才能完成的零件。譬如說具有多個(gè)不同位置的平面和孔系的箱體類零件和零件上不同表面間有較高的位置要求的零件。

3、不適宜加工的零件

主要是工序單一或簡(jiǎn)單、不能充分發(fā)揮加工中心自動(dòng)換刀功能、工序可高度集中的零件， 如簡(jiǎn)單的銑削， 深孔加工多次退刀， 工序單一、加工時(shí)間較長(zhǎng)以及刀具用量少的零件。

三、數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

a.分析零件圖，確定加工內(nèi)容

在選擇并且決定了要對(duì)某個(gè)零件進(jìn)行數(shù)控加工之后，并不等于要完成所有的加工內(nèi)容，可能只是對(duì)其中一部分進(jìn)行數(shù)控加工，所以，必須對(duì)零件圖樣進(jìn)行比較細(xì)致的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。應(yīng)結(jié)合本單位的實(shí)際，立足于解決關(guān)鍵難題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)，防止把數(shù)控機(jī)床降格為通用機(jī)床使用。

b.根據(jù)零件特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)夾具精心選擇刀具

在數(shù)控編程之前，必須根據(jù)加工零件的形狀特點(diǎn)以及精度的要求，考慮零件裝夾的方法。數(shù)控加工用夾具的設(shè)計(jì)與一般夾具的設(shè)計(jì)差異較大。一般夾具加工工序內(nèi)容單一， 加工面少， 刀具與夾緊元件間的問題易于解決。而數(shù)控加工用夾具設(shè)計(jì)時(shí)， 因工序集中、加工表面多， 夾具必須能適應(yīng)零件粗加工時(shí)切削力、夾緊力大的要求以及精加工時(shí)定位精度高的要求， 刀具與夾具的干涉碰撞也是夾具設(shè)計(jì)時(shí)的主要問題。在夾具方案設(shè)計(jì)時(shí)， 必須考慮夾具和程序間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

c.選擇合適的對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)

對(duì)刀點(diǎn)就是刀具相對(duì)于零件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)通常也是程序的起點(diǎn)，在對(duì)刀點(diǎn)確定之后，機(jī)床坐標(biāo)和工件坐標(biāo)的關(guān)系也就確定了。對(duì)刀點(diǎn)可以選在工件上，也可以選在機(jī)床或者夾具上。對(duì)刀點(diǎn)必須和零件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸關(guān)系，以便用來確定機(jī)床的坐標(biāo)系和工件的坐標(biāo)系的關(guān)系。

選擇對(duì)刀點(diǎn)通常可根據(jù)以下的原則進(jìn)行：1） 對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量的選在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或者工藝基準(zhǔn)上；2） 在絕對(duì)坐標(biāo)系中，對(duì)刀點(diǎn)最好選在機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)上，或者選在距機(jī)床原點(diǎn)為某一確定值的點(diǎn)上；3） 在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，可使工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心與夾具的對(duì)稱中心重合；4） 必須考慮對(duì)刀的重復(fù)精度。換刀點(diǎn)是為加工中心、數(shù)控車床等多刀加工的機(jī)床編程而設(shè)置的。因?yàn)檫@些機(jī)床在加工過程中要自動(dòng)換刀，為了防止換刀時(shí)碰傷零件或者夾具，換刀點(diǎn)往外設(shè)置在被加工零件的外面，并且需留有一定的換刀余量。

d.選擇合適的切削用量

數(shù)控加工的質(zhì)量和效率，在很大程度上取決于切削用量的選用。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、切削深度和進(jìn)給量。切削用量的選擇應(yīng)在機(jī)床的允許范圍內(nèi)取，同時(shí)考慮刀具的耐用度，機(jī)床、夾具的剛性和材質(zhì)的硬度。也可結(jié)合實(shí)踐用類比法確定。

e、數(shù)控加工工藝文件的編寫

為了能夠使工藝準(zhǔn)備效率和連續(xù)性得到提高，讓數(shù)控加工走向正規(guī)化，遵循數(shù)控加工的特點(diǎn)，必需建立和編制必要的數(shù)控加工工藝的文件。其中包括以下幾個(gè)步驟：1） 數(shù)控加工工藝過程卡；2）數(shù)控加工工件安裝和零點(diǎn)設(shè)定卡片；3） 數(shù)控加工工序卡片；4）數(shù)控加工程序卡片。

四、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)相似，也是需要遵循以下步驟：分析零件、確定毛坯、設(shè)計(jì)工藝過程、工序設(shè)計(jì)以及填寫工藝文件等。不同之處在于數(shù)控加工在工藝設(shè)計(jì)的過程中，需要充分的考慮數(shù)控加工其自身的特點(diǎn)，采取有針對(duì)性的設(shè)計(jì)方法。因此在擬定零件數(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。實(shí)踐證明，選擇合理、高效的工藝方法和加工路線，對(duì)編制高質(zhì)量的數(shù)控程序，提高加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益都有重要意義。

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