基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)原則及方法研究

王作鵬

摘 要： 目前我國(guó)社會(huì)經(jīng)快速發(fā)展，進(jìn)一步提升了社會(huì)生產(chǎn)力水平，在加工工件領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用數(shù)控車床。原本設(shè)計(jì)工件時(shí)需要充分利用車床，以此將生產(chǎn)效率提高。然而這樣的加工工藝極易在加工中產(chǎn)生廢料，并且會(huì)有較大的占地面積。針對(duì)這一情況可知，有效研究數(shù)控加工下設(shè)計(jì)工藝的原則和方法具有重要意義。本文將結(jié)合數(shù)控工藝設(shè)計(jì)原理、特點(diǎn)以及現(xiàn)狀，分析其設(shè)計(jì)原則和方法，以供參考。

關(guān)鍵詞： 數(shù)控加工;工藝設(shè)計(jì)原則;零部件

【中圖分類號(hào)】TG659 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）20-0169-02

工業(yè)加工行業(yè)在發(fā)展過程中不斷更新自身應(yīng)用的方法和技術(shù)，目前現(xiàn)代化和電子信息技術(shù)不斷發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)控加工能夠發(fā)揮越來越大的作用，在一定程度上提升加工精準(zhǔn)度，并保證生產(chǎn)統(tǒng)一規(guī)范。在近些年數(shù)控加工技術(shù)朝著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展與優(yōu)化。在技術(shù)層面上，數(shù)控加工工藝對(duì)于技術(shù)以及專業(yè)度都有較高要求，這將聯(lián)系著后期零件加工的規(guī)范性，在準(zhǔn)備零件加工環(huán)節(jié)具有重要意義。設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝應(yīng)在完成編制電子程序編制前將設(shè)計(jì)工作完成，將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)加工方案確定下來，以此來保障后期編制電子程序有所依據(jù)。設(shè)計(jì)數(shù)控加工的工藝很重要，科學(xué)、合理進(jìn)行設(shè)計(jì)可以將后期加工工作量減少，并提升數(shù)控機(jī)床編程效率，因此要重視設(shè)計(jì)工藝的原則和方法。

1 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)

1.1 原理

設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝的目的主要是為提升零件數(shù)控加工質(zhì)量，重視對(duì)于控制數(shù)控加工零件程序進(jìn)行確定，將實(shí)際加工中換刀次數(shù)減少，對(duì)于空程時(shí)間全面加以控制，數(shù)控加工工藝通過集中方式對(duì)數(shù)控加工精度進(jìn)行控制。合理設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝能夠使零件加工更具針對(duì)性，重視加工過程中的零件數(shù)控加工結(jié)構(gòu)特征以及工藝方法，以此保證更熟練開展數(shù)控加工工作。設(shè)計(jì)數(shù)控加工的工藝應(yīng)該從數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)因素入手，確保數(shù)控加工完整性以及精準(zhǔn)度。嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)數(shù)控加工的工藝內(nèi)容，這將高要求著從業(yè)人員掌握的技術(shù)，設(shè)計(jì)期間確保準(zhǔn)確和規(guī)范的開展加工操作，從而來優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)不同零件[1]。此外，需要做好數(shù)控加工操作前期準(zhǔn)備工作，完善編程方法和設(shè)計(jì)方案，應(yīng)該重視設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，以此提升加工有效性，將數(shù)控加工時(shí)間以及成本進(jìn)一步降低，以此達(dá)到高質(zhì)量加工目標(biāo)。

1.2 數(shù)控加工工藝特征

（1）內(nèi)容具體

設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝是較為具體的生產(chǎn)過程，主要的任務(wù)是生產(chǎn)出所需要的零件，這一過程并不復(fù)雜。這一工作具有明確對(duì)象，在設(shè)計(jì)期間需要對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控。一般傳動(dòng)工藝具有一定缺陷，而數(shù)控機(jī)床具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此受到了人們的廣泛歡迎和使用。在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中應(yīng)用新型生產(chǎn)方式，將有效減少加工過程，也需要較少的儀器設(shè)備。這一方法有利于人們開展加工工作，但是在某些方面具有嚴(yán)格要求，這會(huì)使數(shù)控加工過程比較復(fù)雜。由于數(shù)控加工涉及到編程，完成這些操作的生產(chǎn)者需要具備較高知識(shí)水準(zhǔn)和專業(yè)技能。除此之外，生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中需要嚴(yán)格要求細(xì)節(jié)問題，這對(duì)于相關(guān)人員職業(yè)素養(yǎng)有較高要求。

（2）工藝復(fù)合性

應(yīng)用數(shù)控加工進(jìn)行生產(chǎn)，需要保證各環(huán)節(jié)相互配合，并有效利用和設(shè)計(jì)生產(chǎn)資源。通常情況下需要多個(gè)機(jī)器同時(shí)工作來生產(chǎn)一個(gè)零件，這一加工方法也可看作是有效結(jié)合傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)方法，使生產(chǎn)過程更加簡(jiǎn)便，同時(shí)能夠?qū)⑹褂脵C(jī)器的效率提高，應(yīng)用這一方法也能夠節(jié)省一定的資源。由于傳統(tǒng)生產(chǎn)方法應(yīng)該在每一設(shè)計(jì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)需使用專門工具將生產(chǎn)零件夾正，而應(yīng)用數(shù)控工藝能夠?qū)⑦@一步驟省略掉，節(jié)省一定時(shí)間，并且不需要使用過多的工具，加上機(jī)器間配合良好，這會(huì)縮短生產(chǎn)時(shí)間，從而有效提升工作效率。在生產(chǎn)零件前需要完成設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝這一步驟，這對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)有重要意義[2]。為了將生產(chǎn)效率合理提高，需要在生產(chǎn)過程當(dāng)充分運(yùn)用各個(gè)生產(chǎn)資源，生產(chǎn)前有效設(shè)計(jì)和研究加工工藝，以此提升加工效率。

1.3 存在問題

設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝時(shí)需要考慮到很多因素，但設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝有較大難度，設(shè)計(jì)期間需使用各種工具以及零件來檢查，以此來明確最終設(shè)計(jì)方案。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證相關(guān)工作人員經(jīng)驗(yàn)豐富。目前，一些設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝人員存在不具備良好耐心，無法以最優(yōu)設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)對(duì)加工方案進(jìn)行反復(fù)確定選擇;未掌握零件尺寸大小，沒有結(jié)合實(shí)際要求來編程，沒有充分考慮最低成本對(duì)各道加工工序合理進(jìn)行控制，從而難以提升零件數(shù)控加工的精準(zhǔn)度;沒有準(zhǔn)確選用道具或是沒有按照加工順序開展工作，使得加工零件粗糙，沒有充分打磨細(xì)節(jié)，與零件整體使用要求不符合等問題。因?yàn)闆]有明確對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝進(jìn)行定位，對(duì)數(shù)控機(jī)床應(yīng)用次數(shù)沒有進(jìn)行控制和設(shè)定，不合理控制加工順序，都會(huì)偏離精細(xì)加工的軌跡。

2 基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)原則

2.1 工序劃分原則

將零部件使用材料特征與加工要求當(dāng)做參考依據(jù)，劃分加工工序?yàn)楦鞣N類型，以此來合理選擇加工方案。比如待加工的零部件材料不具備較強(qiáng)硬度，極易出現(xiàn)變形情況，進(jìn)行加工時(shí)，需根據(jù)加工先粗后細(xì)原則當(dāng)做參考標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合安裝工件的方式，將配合部位當(dāng)做核心，合理確定加工部位，以此來提高加工工件的完整性。從而可知，加工工件時(shí)，需要對(duì)加工工序影響工件質(zhì)量情況加以掌握。

2.2 工藝設(shè)計(jì)原則

（1）對(duì)數(shù)控加工工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循一次加工以及集中定位原則。絕大部分工件是拼合多個(gè)零部件組成的，在保證每一零部件精度情況下，才可以將加工工件過程造成誤差情況減少。針對(duì)這一問題，對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，盡可能保證一次成型，防止二次加工產(chǎn)生誤差。（2）在設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝時(shí)需要始終遵循先粗后精的原則，設(shè)置合理的加工精度，將這一精度作為工件限定標(biāo)準(zhǔn)。在深度切削零部件之后，應(yīng)用粗加工方式，對(duì)零部件輪廓進(jìn)行整體塑造，接著進(jìn)行半精度加工，保證合理分配余量，最終實(shí)現(xiàn)精加工。（3）設(shè)計(jì)數(shù)控工藝期間，需要遵循先近后遠(yuǎn)這一原則，結(jié)合零件各部位與刀口距離確定合理的加工部位，將這一原則當(dāng)做指導(dǎo)理念，以此來縮短走刀空行程的距離。在加工特殊部件時(shí)，需結(jié)合零部件硬度來選擇合理的加工工藝。比如，銑具的變形幾率較大，鏜具有較高硬度，在這樣情況下開展數(shù)控加工工作時(shí)，首先應(yīng)加工銑具，接著進(jìn)行鏜穿孔，避免出現(xiàn)飛邊情況。（4）應(yīng)根據(jù)最短走刀路線的原則?？招谐叹嚯x和定位誤差間呈現(xiàn)為正相關(guān)性。刀時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)對(duì)空行程距離產(chǎn)生影響，使其隨之延長(zhǎng)，導(dǎo)致定位過程存在較高誤差，這對(duì)于合理選擇換刀后的加工位置有一定阻礙，在粗加工中這一情況比較明顯。增加空行程距離也會(huì)嚴(yán)重影響切削準(zhǔn)確性，不僅會(huì)浪費(fèi)大量物料，也會(huì)降加工效率整體降低。針對(duì)這一情況，開展數(shù)控加工工作時(shí)，需要減少走刀時(shí)間，以此來簡(jiǎn)化加工工藝流程[3]。

3 數(shù)控加工工藝方法

3.1 合理設(shè)計(jì)加工工序。

數(shù)控機(jī)床加工和原本機(jī)床加工存在一定的差異，不管是機(jī)床設(shè)備還是數(shù)控技術(shù)都具有較高專業(yè)要求。實(shí)踐過程中會(huì)出現(xiàn)一些無法預(yù)想的困難和意外，因此需要全面、科學(xué)的設(shè)計(jì)加工工序，在設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序時(shí)應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行整體掌握，基于整體，設(shè)計(jì)并制定方案，保證數(shù)控機(jī)床以及零件加工工藝更加合理。進(jìn)行數(shù)控加工工作時(shí)，許多環(huán)節(jié)都要求嚴(yán)格執(zhí)行編程，例如加工零件表面和切削零件的過程因此在設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝時(shí)，應(yīng)該將工藝以及編程進(jìn)行完整設(shè)定，以此來有效控制數(shù)控加工，以此達(dá)到應(yīng)用最少加工成本獲得更良好的加工效率以及收益。

3.2 合理選用刀具及走刀路線。

結(jié)合從近到遠(yuǎn)的原則進(jìn)行加工，需要合理選擇刀具路徑，以此將加工時(shí)間縮短。為了使刀具加工精細(xì)水平進(jìn)一步提升，選擇刀具過程中需要考慮到零件塑性特點(diǎn)，當(dāng)零件具有較高塑性時(shí)可以選用較為鋒利的刀具，同時(shí)加快切削速度，防止刀具損壞零部件表面，最終使加工材料斷裂[4]。除此之外，對(duì)走刀路徑進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，將移動(dòng)刀具的時(shí)間縮短，最終提升加工的效率和質(zhì)量。

3.3 切削量科學(xué)設(shè)定。

在研究數(shù)控加工方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)開展分析工作。確定走刀路徑后，需按照計(jì)算結(jié)果對(duì)每次切削量進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)制定切削方案。因?yàn)榍邢鳟a(chǎn)生不同切削量都將影響零部件精細(xì)，加工中單次切削量出現(xiàn)變化，極易使零件加工材料出現(xiàn)變形問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞零件，對(duì)加工質(zhì)量有嚴(yán)重影響。因此實(shí)際設(shè)計(jì)切削量時(shí)應(yīng)綜合考慮各項(xiàng)因素影響切削量的情況，以確保零部件切削質(zhì)量[5]。

結(jié)束語(yǔ)：在分析數(shù)控加工工藝后可以確定現(xiàn)階段機(jī)械加工的方式，并廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。為將數(shù)控加工質(zhì)量整體提升，應(yīng)該確定數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)原則和方法，提升生產(chǎn)效率，促進(jìn)制造加工行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

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