淺析數(shù)控加工中心加工工藝

周永志

（監(jiān)利縣職業(yè)技術(shù)教育中心，湖北 荊州 433300）

加工中心（英文縮寫為CNC 全稱為Computerized Numerical Control）：是帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的一種高度自動(dòng)化的多功能數(shù)控機(jī)床。工件在加工中心上經(jīng)一次裝夾后，數(shù)字控制系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序，自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助機(jī)能，依次完成工件幾個(gè)面上多工序的加工。并且有多種換刀或選刀功能，從而使生產(chǎn)效率大大提高。由于加工中心設(shè)備的特性，就要求工件在加工過(guò)程中的工藝性是有別于傳統(tǒng)機(jī)械加工的。

一、加工中心加工工藝的內(nèi)容

加工中心加工工藝是采用加工中心加工零件時(shí)所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段的總和。其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

（一）選擇并確定零件的加工坐標(biāo)、內(nèi)容；

（二）根據(jù)零件特點(diǎn)選擇零件加工基準(zhǔn)面；

（三）對(duì)零件圖紙進(jìn)行加工中心加工工藝分析；

（四）工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)；

（五）工序、工步的設(shè)計(jì)；

（六）加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化；

（七）加工中心加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改；

（八）首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的處理。

總之，加工中心工藝內(nèi)容較多，有些與普通機(jī)床加工相似。

二、加工中心加工工藝分析

工藝分析是加工中心加工的前期工藝準(zhǔn)備工作。工藝制定得合理與否，對(duì)程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。這就要求編程者不僅要能掌握編程語(yǔ)言，還要了解加工中心的工作原理、性能特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)，同時(shí)，還應(yīng)熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用量、正確選用刀具和裝夾方法。因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合加工中心的特點(diǎn)，認(rèn)真而詳細(xì)地進(jìn)行加工中心加工工藝分析。

（一）零件圖分析

零件圖分析是制定加工中心工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性，選擇工藝基準(zhǔn)。

1.尺寸標(biāo)注方法分析

零件圖樣應(yīng)表達(dá)正確，標(biāo)注齊全。同時(shí)要特別注意，圖樣上應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，從而簡(jiǎn)化編程，保證零件的精度要求。

2.輪廓幾何要素分析

在手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動(dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。因此在零件圖分析時(shí)，要分析幾何元素的給定條件是否充分。

（二）夾具和刀具的選擇

1.工件的裝夾與定位

在加工中心上，夾具的任務(wù)不僅是夾緊工件，而且還要以各個(gè)方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程的零點(diǎn)。在加工中心上加工的零件一般都比較復(fù)雜。零件在一次裝夾中，既要粗銑、粗鏜，又要精銑、精鏜，需要多種多樣的刀具，這就要求夾具既能承受大切削力，又要滿足定位精度要求。這就要求加工中心夾具比普通機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單，夾緊動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確，盡量減少輔助時(shí)間，操作方便、省力、安全，而且要保證足夠的剛性，還要能靈活多變。

在加工中心機(jī)床上，要想合理應(yīng)用好夾具，首先要對(duì)加工中心的加工特點(diǎn)有比較深刻的理解和掌握，同時(shí)還要考慮如下因素：

（1）加工零件的精度；

（2）批量大?。?/p>

（3）制造周期；

（4）制造成本。

根據(jù)加工中心機(jī)床特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具結(jié)構(gòu)類型有專用夾具、組合夾具；可調(diào)整夾具和成組夾具。在選擇時(shí)要綜合考慮各種因素，選擇最經(jīng)濟(jì)、最合理的夾具形式。

（三）切削用量選擇

加工中心加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速S（或切削速度υ）及進(jìn)給速度F（或進(jìn)給量f）。

切削用量的選擇原則，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。

切削深度ap。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，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。精加工余量可略小于普通機(jī)床。

切削寬度ae。一般ae與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。

切削速度Vc。提高Vc也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但Vc與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著Vc的增大，刀具耐用度急劇下降，故Vc的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系。

主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度Vc來(lái)選定。計(jì)算公式為：n = (1000×Vc)/(p×d )式中，d為刀具或工件直徑（mm）。加工中心控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。

進(jìn)給速度Vf。Vf應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。Vf的增加也可以進(jìn)步生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，Vf可選擇得大些。在加工過(guò)程中，Vf也可通過(guò)機(jī)床控制面板上的修調(diào)開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。

三、結(jié)語(yǔ)

加工中心作為一種高效率的設(shè)備，欲充分發(fā)揮其高性能、高精度和高自動(dòng)化的特點(diǎn)，除了必須掌握其性能、特點(diǎn)及操作方法外，還應(yīng)在編程前進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析和確定合理的加工工藝，以得到最優(yōu)的加工方案。