時間：2023-05-30 09:39:12
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數(shù)控加工工藝，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
薄壁零件的高效精密的數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是制造業(yè)在核心技術(shù)競爭力方面的代表，也是體現(xiàn)國家的制造技術(shù)水平先進(jìn)與否的一個標(biāo)志。薄壁零件在現(xiàn)代工業(yè)的各個領(lǐng)域都有應(yīng)用，如汽車制造業(yè)、軍事工業(yè)等。不可否認(rèn)在薄壁零件加工中是存在一定問題，常常會出現(xiàn)不合格的零件，造成浪費。所以我們有必要通過對薄壁零件加工工藝問題的分析研究，優(yōu)化薄壁零件制造加工措施，進(jìn)而解決薄壁零件加工中所存在的問題，保證薄壁零件的精度和質(zhì)量，提高所制造加工零件的合格率。
1 薄壁零件概述
薄壁零件顧名思義，其顯著特點就是壁薄，同時它還存在著強度差與抗變形能力低的特點。加工過程中的表面硬化、顫振、熱力、切削等因素都關(guān)系到薄壁零件的變形與否。數(shù)控加工的過程可分為三部分，即設(shè)計與編程、加工與監(jiān)控和成品檢驗三階段。對薄壁零件加工來說，突出問題就是零件變形不易控制。這也說明薄壁零件的加工對加工技術(shù)、裝夾方式、切割刀具及切割工藝都有著極高的要求。
2 影響薄壁零件數(shù)控加工精度的因素分析
薄壁零件具有輕量化的動態(tài)性能，不過保障薄壁零件的加工精度卻是工業(yè)生產(chǎn)的一個瓶頸，薄壁零件在數(shù)控加工過程中容易變形、損壞。想要提高薄壁零件加工的精度就需要對影響其精度的因素進(jìn)行研究。對薄壁零件數(shù)控加工過程中易出現(xiàn)變形，影響零件精度的因素進(jìn)行分析后，得出存在以下幾種主要影響因素。
2.1 熱因素導(dǎo)致薄壁零件變形。通常情況下，比較薄的零件加工過程中受到切削熱的作用時，都會不同程度產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象，導(dǎo)致零件的加工精度下降以及質(zhì)量不合格等。分析其原因得出：當(dāng)薄壁零件數(shù)控加工完成裝夾工序后，再陸續(xù)進(jìn)行精車與半精車以及粗車加工程序，產(chǎn)生一定程度的切削熱量是必然的，然而薄壁零件在受熱作用的情況下發(fā)生變形也是必然的，結(jié)果就是零件的精度無法得以保證。
2.2 受力因素導(dǎo)致薄壁零件變形。薄壁零件的加工材料是一類較輕薄的材質(zhì)，這類材料在某種外力的作用下，會出現(xiàn)一定程度的變形，這樣就會使薄壁零件的形狀、長度等精度受到不同程度的影響。比如在利用三爪卡盤夾緊零件的過程中，薄壁零件就會在外力的影響下變?yōu)槿切蔚模@樣零件內(nèi)孔的加工余量就會分布不均。當(dāng)內(nèi)孔真正的加工完成后，松開卡盤，零件受彈性影響恢復(fù)成原來的形狀，這一過程就會出現(xiàn)誤差。
2.3 振動因素導(dǎo)致薄壁零件變形。一般情況下，薄壁零件在受到切削力的作用時特別是徑向切削力，會產(chǎn)生振動和變形現(xiàn)象，對零件的外形、長度、表面的粗糙度以及位置精度等都會產(chǎn)生影響。
2.4 刀具的角度因素導(dǎo)致薄壁零件變形。主偏角決定徑向切削力和零件加工軸向的分配，對于剛性較差的薄壁零件來說，刀具的主偏角要接近90度。刀具的角度直接影響零件表面的粗糙度。
2.5 操作不當(dāng)導(dǎo)致薄壁零件變形。不規(guī)范的操作工序以及不正確的切屑流向也是導(dǎo)致薄壁零件變形的主要因素。精車之前沒有進(jìn)行釋放變形、精車時過大的切削量都會引起薄壁零件的變形。當(dāng)切屑流向不正確時，導(dǎo)致加工過程中的切屑堵塞在切削工具與零件之間，進(jìn)而引發(fā)薄壁零件的變形。
3 優(yōu)化薄壁零件數(shù)控加工工藝的措施
3.1 對所加工零件的特性進(jìn)行分析。在使用數(shù)控車床加工薄壁零件時，需要考慮裝夾的定位和零件加工精度兩個問題。
首先是裝夾定位分析，在利用數(shù)控車床對零件加工時要考慮零件裝夾的可靠度，還要考慮到薄壁零件加工精度問題。零件過于輕薄的就不能使用三爪卡盤。在精密的薄壁零件數(shù)控加工程序中要慎重地對零件的定位以及夾緊裝置進(jìn)行分析，對可能會引起零件變形的外力作用的大小及方向進(jìn)行仔細(xì)分析，設(shè)置切合加工實際需求的專用夾具。如果工件的剛性不夠，而零件的受力又很大，容易發(fā)生振動的時候，可以考慮臨時增加零件壁厚的辦法來提高薄壁零件的剛度，比如在空心處澆灌石膏、明礬或松香等材料，在零件加工完成后再對其進(jìn)行去除。
其次分析薄壁零件的加工精度。目前常用的FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)的螺紋編程指令有G92螺紋車削循環(huán)，G76復(fù)合形螺紋削循環(huán)等。G76的車削過程是斜入式，就是說通過用單側(cè)刀刃車削零件，以此來防止過分磨損刀刃，不過這樣生產(chǎn)出來的螺紋會出現(xiàn)表面不平的現(xiàn)象，刀尖角度的不夠標(biāo)準(zhǔn)，最終使得牙型精度降低。而用指令G92進(jìn)行加工，雖然能使牙型的精度得以提高，但它采用的是直進(jìn)式方式進(jìn)行車削，會產(chǎn)生比較大的車削力，使得切屑的排放受到阻礙，還會加大刀刃的磨損。
3.2 選擇合適的刀具。在薄壁零件的數(shù)控加工過程中，需要對刀具進(jìn)行仔細(xì)的選取。比如，對車刀的選擇，一般情況下，硬質(zhì)合金90度的車刀適用于外圓的粗車與精車工藝，機(jī)夾刀則是螺紋的車刀之首選，這是由此刀具刀尖角度比較精確，并且損壞后也很容易更換的優(yōu)點決定的；其次是對鏜刀的選擇，內(nèi)孔的鏜刀更多的選擇機(jī)夾刀，因為這種刀剛性好不需要刃磨，可以減少換刀的時間還能夠減免零件的振動變形，使得振紋的出現(xiàn)機(jī)率降低。
3.3 優(yōu)化零件加工的切削參數(shù)。切削的深度對薄壁零件加工過程中所產(chǎn)生的切削力的大小有著直接的影響。減小切削的深度，雖然會增加數(shù)控機(jī)床加工過程中的走刀次數(shù)，但是可以減免由于切削力增大而導(dǎo)致零件變形的出現(xiàn)。除此之外，加工過程中切削的速度同樣也會對切削力有影響，使用高速切削對薄壁零件進(jìn)行加工，可以起到削弱切削力的作用，也可以降低加工時的溫度，防止熱力變形的出現(xiàn)。
3.4 選擇科學(xué)合理的工藝工序。制定科學(xué)合理的加工工序路線是保證薄壁零件數(shù)控加工工藝質(zhì)量的關(guān)鍵所在。制造企業(yè)要將分析重點放在薄壁零件變形規(guī)律上面，了解掌握薄壁零件變形的規(guī)律，重視防止零件加工過程中存在的變形問題，以零件的生產(chǎn)技術(shù)要求及加工過程中的受力分析情況為根據(jù)來選擇合理的定位，緊密貼合定位元件與零件定位面之間的接觸，防止薄壁零件生產(chǎn)過程中振動變形的發(fā)生。選擇科學(xué)合理的工序路線就是合理的選擇夾具與零件的夾緊方式和定位基準(zhǔn)，并且保證在加工過程中的基準(zhǔn)始終協(xié)調(diào)一致，對加工余量要進(jìn)行合理地分配；對相同零件的不同部分進(jìn)行精加工的工序，要根據(jù)具體情況選擇最優(yōu)化的加工順序。
4 結(jié)束語
當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求制造企業(yè)提高對薄壁零件的高精加工的要求。結(jié)合自身的生產(chǎn)實際條件，對現(xiàn)在的薄壁零件數(shù)控加工工藝進(jìn)行研究分析，綜合當(dāng)前的數(shù)控加工的方式，不斷的完善對生產(chǎn)工藝的分析，改進(jìn)設(shè)計，優(yōu)化方案，不斷的積累薄壁零件的生產(chǎn)加工經(jīng)驗，提高零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，帶動薄壁零件數(shù)控加工工藝整體水平的發(fā)展，進(jìn)一步提高零件加工的精確度，生產(chǎn)出對環(huán)境污染小、表面質(zhì)量好、符合現(xiàn)代加工工藝要求的薄壁零件，最終使產(chǎn)品立于不敗之地，使制造企業(yè)的競爭力得以提高。
參考文獻(xiàn)
[1]周敏，魏加爭.一種薄壁零件數(shù)控車工加工工藝[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（12）.
關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；工藝設(shè)計；原則；步驟
工藝設(shè)計是數(shù)控加工的重要內(nèi)容，在數(shù)控加工的過程中居于重要的導(dǎo)向地位。如果設(shè)計人員沒有合理安排數(shù)控加工的工藝設(shè)計，很容易導(dǎo)致數(shù)控加工過程中的錯誤，增大數(shù)控加工的工作量，進(jìn)而造成材料、人力資源等資源的浪費。因此，合理的數(shù)控加工工藝設(shè)計是數(shù)控加工工作開展的基礎(chǔ)。因此，數(shù)控加工工藝設(shè)計成為數(shù)控加工的首要工作，數(shù)控加工技術(shù)人員積極探索數(shù)控加工工藝的合理設(shè)計。研究數(shù)控加工工藝設(shè)計原則和步驟不僅能夠優(yōu)化數(shù)控加工工藝設(shè)計，而且對數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展有著深刻意義。
1數(shù)控加工工藝的特點
根據(jù)數(shù)控加工經(jīng)驗分析，大多數(shù)數(shù)控加工失誤是由于計算編程不細(xì)致和工藝技術(shù)考慮不周全導(dǎo)致的，因此，在數(shù)控加工設(shè)計的過程中必須注重數(shù)控加工的細(xì)節(jié)，合理設(shè)計數(shù)控加工工藝的方案。并且，數(shù)控加工工藝具有內(nèi)容具體、工藝技術(shù)復(fù)合性強的特點。其中內(nèi)容具體主要指數(shù)控加工的工序和用具較多，需要全面考慮數(shù)控加工中每一個細(xì)致的環(huán)節(jié)。而且，數(shù)控加工的內(nèi)容比較復(fù)雜，只有將每一個加工細(xì)節(jié)做好，才能夠使所有復(fù)雜的環(huán)節(jié)整合起來，形成高效的數(shù)控加工。而數(shù)控加工的工藝技術(shù)復(fù)合性主要指在數(shù)控加工過程中需要采用攻絲、鉸、銑等多種工具，并且，數(shù)控加工運用多種工具將各種工序集合了起來，減少了零件和夾具的使用，提高了數(shù)控加工工藝的精度和效率。另外，數(shù)控加工工藝需要做好準(zhǔn)備工作，在程序編制之前完成自動編程或手動編程，并作好技術(shù)準(zhǔn)備工作，合理分析數(shù)控加工過程中的技術(shù)問題，以實現(xiàn)數(shù)控加工設(shè)計的優(yōu)化。
2數(shù)控加工的工藝性分析
2.1數(shù)控加工的合理性
數(shù)控加工過程中的零件審核加工具有合理性的特征，在選擇數(shù)控加工內(nèi)容的時候需要根據(jù)工作現(xiàn)狀選擇合理的加工內(nèi)容，不能將數(shù)控加工機(jī)床當(dāng)作普通的工作機(jī)床。并且，在選擇數(shù)控加工零件的時候，不能將零件所涉及的所有內(nèi)容進(jìn)行加工，而要對其中最需要進(jìn)行數(shù)控加工的零件進(jìn)行加工。另外，數(shù)控加工的工序較為復(fù)雜，對加工工藝的精確度要求較高，需要采用合理的加工工藝和加工內(nèi)容來實現(xiàn)數(shù)控加工的經(jīng)濟(jì)性。同時，數(shù)控加工技術(shù)對不同的零件有著不同的技術(shù)要求，因此，數(shù)控加工事先分類加工零件，并為加工零件尋找最合適的數(shù)控機(jī)床，以提高數(shù)控加工生產(chǎn)效率。
2.2數(shù)控加工的工藝性
數(shù)控加工的工藝性具體包括數(shù)控加工的可行性和數(shù)控加工的方便性這兩個方面。因此，在數(shù)控加工之前需要事先分析數(shù)控加工的工藝性。首先，數(shù)控加工人員應(yīng)對數(shù)控加工設(shè)計圖紙中德數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷數(shù)據(jù)是否符合數(shù)控加工編程。具體來說，數(shù)控加工工藝應(yīng)合理分析數(shù)控加工圖紙的幾何元素和尺寸標(biāo)注是否合理，確保數(shù)控加工數(shù)據(jù)條件的充分性；其次，數(shù)控加工人員應(yīng)對圖紙中的加工部位和加工工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，合理掌握零件數(shù)控加工的特點。具體來說，數(shù)控加工技術(shù)人員應(yīng)判斷零件外形和零件內(nèi)腔的類型和尺寸，盡量選擇統(tǒng)一尺寸的零件，以減少刀具的使用，并且，數(shù)控加工人員應(yīng)對零件基準(zhǔn)定位的可靠性進(jìn)行分析，采用統(tǒng)一的定位標(biāo)準(zhǔn)，避免數(shù)控加工過程中的位置誤差；最后，數(shù)控加工人員應(yīng)對零件的精確度條件進(jìn)行分析，保證零件加工技術(shù)和加工環(huán)節(jié)的精確性。具體來說，技術(shù)人員應(yīng)充分了解零件加工過程中的工藝路線和加工工具，采用精細(xì)工藝的手法進(jìn)行數(shù)控加工。
3數(shù)控加工工藝的設(shè)計原則
3.1一次定位原則
在數(shù)控技工的過程中，要十分注重數(shù)控加工工序的集中性，最大限度地將機(jī)床加工的全部工序或大部分工序在一次加工過程中完成，以減少工件夾裝次數(shù)和機(jī)床的使用數(shù)量，減少機(jī)床加工過程中的工序誤差，提高數(shù)控加工生產(chǎn)率。并且，在數(shù)控加工中，應(yīng)在一次安裝之后再處理孔系加工，并采用連續(xù)換刀的方式來完成全部的孔系加工，消除加工過程中重復(fù)定位的現(xiàn)象。
3.2先粗后精原則
在數(shù)控加工過程中應(yīng)根據(jù)零件的剛度、精度等因素來對加工工序進(jìn)行劃分，先進(jìn)行較為粗略的加工工序，再進(jìn)行較為細(xì)致的加工工序，將粗略的加工工序和細(xì)致的加工工序分開。并且，數(shù)控加工人員應(yīng)再處理完全部粗略加工工序之后再對細(xì)致加工工序進(jìn)行精加工。另外，數(shù)控加工應(yīng)該按照由表及里的順序進(jìn)行，先進(jìn)行表面的數(shù)控加工，再進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的數(shù)控加工。
3.3由遠(yuǎn)及近原則
根據(jù)加工刀點和加工部位之間的距離來計算，在加工過程中一般先加工離刀點較近的距離，以減少刀具的空間移動。并且，在車削的過程中要遵循先近后遠(yuǎn)的原則，保持半成品和坯件的剛性，進(jìn)而優(yōu)化其切削條件。另外，在對于鏜孔和銑平面的零件加工，需要先對銑平面進(jìn)行加工，再對鏜孔進(jìn)行加工，以避免銑平面加工過程中較大的切削力度對零件的損害，進(jìn)而保證零件的功能性。
3.4最少用刀原則
在數(shù)控加工過程中為了減少數(shù)控加工的時間和數(shù)控加工的換刀次數(shù)，需要遵循最少用刀的原則，按照所用的刀具來確定加工的步驟和加工順序。并且，數(shù)控加工技術(shù)人員需要集中同一刀具的工序進(jìn)行加工，使用同一刀具來完成加工零件的編面切削部門，減少換刀時間，避免同一把刀具的多次使用。另外，在裝夾過程中，數(shù)控加工人員應(yīng)再加工完一種刀具工序之后，再換其他刀具進(jìn)行加工。
3.5附件最少調(diào)用原則
在保證數(shù)控加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，數(shù)控加工人員應(yīng)堅持附件最少調(diào)用原則，將涉及同一附件的程序一次性完成，并且在每次使用附件的過程中最大限度地對加工零件進(jìn)行切削，減少同一附件的多次安裝和調(diào)用。
3.6走刀最少原則
在保證數(shù)控加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，數(shù)控加工人員應(yīng)堅持走刀最少原則，以節(jié)省數(shù)控加工的時間，減少數(shù)控加工過程中的資源消耗和刀具磨損。而數(shù)控加工過程中走刀路徑需要根據(jù)零件的輪廓確定，選擇最合理的換刀點和起刀點，合理安排走刀路線的空間銜接，最大限度地縮短走刀行程。
3.7程序段最少原則
在數(shù)控加工工藝設(shè)計的過程中，大多數(shù)設(shè)計人員都希望運用最少的程序段來實現(xiàn)對數(shù)控加工零件的控制，簡化數(shù)控加工程序，在保證數(shù)控加工誤差的同時，保證數(shù)控編程效率，減少數(shù)控加工程序輸入的時間和數(shù)控加工計算機(jī)設(shè)備的內(nèi)存量。
3.8與普通工序銜接原則數(shù)控加工經(jīng)常與普通工序相交叉，這就要求數(shù)控加工與普通工具能夠?qū)崿F(xiàn)良好銜接，如果數(shù)控加工和普通工序銜接不好很容易導(dǎo)致數(shù)控加工和普通工序之間的矛盾。因此，數(shù)控加工應(yīng)堅持與普通工序銜接的原則，使每一道工序能夠先后照應(yīng)，以達(dá)到數(shù)控加工和普通工序的要求，保證數(shù)控加工質(zhì)量。
4數(shù)控加工工藝設(shè)計的步驟
4.1加工方案和加工方法的確定
首先，加工方法的選擇需要保證加工零件表面的粗糙程度和林間表面的精度，合理考慮加工零件的形狀和尺寸大小。例如，當(dāng)加工零件尺寸較小的時候可以選擇鉸孔，而加工零件孔徑較大則需要選擇鏜孔；其次，加工方案的確定需要考慮加工零件的表面加工和內(nèi)部加工，充分了解零件加工的要求，根據(jù)加工零件表面的粗糙程度和精度來確定合適的加工工藝步驟。
4.2加工工序的劃分
首先，數(shù)控加工需要合理劃分零件加工的工序，具體來說，零件加工工序應(yīng)采取集中性原則，盡可能在一次加工過程中完成大部分的加工工序，以節(jié)省加工時間，提高表面加工質(zhì)量；其次，工步的劃分需要充分考慮數(shù)控加工的效率和數(shù)控加工的精度，根據(jù)數(shù)控加工的精度和效率來劃分加工的步驟，保證加工步驟的合理性。
4.3刀具的確定
首先，刀具的選擇。數(shù)控加工需要充分考慮刀具的選擇，以保證數(shù)控加工質(zhì)量。為此，在編程的過程中，數(shù)控加工刀具選擇應(yīng)充分考慮零件的材料，根據(jù)零件材料來選擇合適的刀具。在生產(chǎn)過程中，要根據(jù)零件的類型來選擇刀具。例如，平面零件的輪廓加工通常采用立銑刀進(jìn)行加工，而在切削平面的過程中多采用合金刀片類的銑刀；其次，確定切削量。數(shù)控加工過程中的切削量主要包括切削速度和切削深度。其中，切削速度主要指切削過程中的運動大小，而切削深度主要指切削過程中的背吃刀量，合理的切削量既能夠保證切削工序質(zhì)量，又能夠減少切削時間，提高切削效率。
4.4確定對刀點和換刀點
首先，對刀點的確定。對刀點主要指切削過程中工件運動的起始點。對刀點的選擇需要根據(jù)編程，選擇便于數(shù)據(jù)處理的地方，以減少數(shù)控加工過程中的數(shù)據(jù)誤差；其次，換刀點點的確定。換刀點主要指刀架轉(zhuǎn)換的位置。數(shù)據(jù)加工人員可以隨意設(shè)定換刀點，也可以根據(jù)零件特點選擇固定的換刀點。
4.5加工路線的確定
首先，加工路線的確定應(yīng)保證加工精度，選擇最優(yōu)加工路線來提高生產(chǎn)效率。并且，數(shù)控加工路線要根據(jù)編程的要求選擇，保證編程的方便性。另外，數(shù)控加工路線選擇需要充分考慮刀具的軸向運動和輔助尺寸；其次，數(shù)控加工人員應(yīng)充分考慮數(shù)據(jù)加工路線的合理性，避免平面零件延長線上的切口和零件表面的切口痕跡，選擇零件輪廓的交叉點作為路線的切入點，以保證零件表面和輪廓的光滑性。
作者:張祥 單位:四川科技職業(yè)學(xué)院汽車交通學(xué)院
參考文獻(xiàn)：
[1]王瑾.數(shù)控加工中工程塑料零件的安裝方法[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（04）.
[2]陳光明.數(shù)控加工中工藝路線設(shè)計原則及方法[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2005（11）.
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 車削加工工藝 工藝分析 車削
一、數(shù)控車削加工工藝的內(nèi)容
數(shù)控車削加工工藝是采用數(shù)控車床加工零件時所運用的方法和技術(shù)手段的總和.其主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
（一）選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容；（二）對零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析；（三）工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計；（四）工序、工步的設(shè)計；（五）加工軌跡的 計算 和優(yōu)化；（六）數(shù)控車削加工程序的編寫、校驗與修改；（七）首件試加工與現(xiàn)場問題的處理；（八）編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件；總之，數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多，有些與普通機(jī)床加工相似.
二、數(shù)控車削加工工藝分析
工藝分析是數(shù)控車削加工的前期工藝準(zhǔn)備工作.工藝制定得合理與否，對程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響.為了編制出一個合理的、實用的加工程序，要求編程者不僅要了解數(shù)控車床的工作原理、性能特點及結(jié)構(gòu).掌握編程語言及編程格式，還應(yīng)熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用量、正確地選用刀具和工件裝夾方法.因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的特點，認(rèn)真而詳細(xì)地進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析.其主要內(nèi)容有：根據(jù)圖紙分析零件的加工要求及其合理性；確定工件在數(shù)控車床上的裝夾方式；各表面的加工順序、刀具的進(jìn)給路線以及刀具、夾具和切削用量的選擇等.
筆者觀察了很多數(shù)控車的技術(shù)工人，閱讀了不少關(guān)于數(shù)控車削加工工藝的文章，發(fā)現(xiàn)大部分的使用者采用選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容、零件圖分析、夾具和刀具的選擇、切削用量選擇 、劃分工序及擬定加工順序、加工軌跡的計算和優(yōu)化、編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的順序來進(jìn)行工藝分析。
但是筆者分析了上述的順序之后，發(fā)現(xiàn)有點不妥。因為整個零件的工序、工步的設(shè)計是工藝分析這一環(huán)節(jié)中最重要的一部分內(nèi)容。工序、工步的設(shè)計直接關(guān)系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的設(shè)計不合理將直接導(dǎo)致零件的形位公差達(dá)不到要求。換言之就是工序、工步的設(shè)計不合理直接導(dǎo)致產(chǎn)生次品。
三、數(shù)控車削加工工藝存在的不足
目前，數(shù)控車床的使用者的操作水平非常高，并且能夠獨立解決很多操作上的難題，但是他們的理論水平不是很高，這是造成工藝分析順序不合理的主要原因。
造成工藝分析順序不合理的另一個原因是企業(yè)的工量具設(shè)備不足。
四、解決數(shù)控車削加工工藝存在的問題
其實分析了工藝分析順序不合理的現(xiàn)象和原因之后，解決問題就非常容易了。需要做的工作只要將對零件的分析順序稍做調(diào)整就可以。
筆者認(rèn)為合理的工藝分析步驟應(yīng)該是：
（一）選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容；（二）對零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析；（三）工序、工步的設(shè)計；（四）工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計；（五）切削用量選擇；（六）加工軌跡的計算和優(yōu)化；（七）編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。
本文主要對二、三、四、五三個步驟進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
（一）零件圖分析
零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要任務(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.選擇基準(zhǔn)
零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床的加工特點，以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，又有利于設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和編程原點的統(tǒng)一。
2.節(jié)點坐標(biāo)計算
在手工編程時，要計算每個節(jié)點坐標(biāo)。在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。
3.精度和技術(shù)要求分析
對被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。
（二）工序、工步的設(shè)計
1.工序劃分的原則
在數(shù)控車床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。
（1）保持精度原則。工序一般要求盡可能地集中，粗、精加工通常會在一次裝夾中全部完成。 為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，則應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。
（2）提高生產(chǎn)效率原則。為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時間，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再換另一把刀來加工其他部位，同時應(yīng)盡量減少空行程。
2.確定加工順序
制定加工順序一般遵循下列原則 ：
（1）先粗后精。按照粗車半精車精車的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度。
（2）先近后遠(yuǎn)。離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。此外，先近后遠(yuǎn)車削還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件
（3）內(nèi)外交叉。對既有內(nèi)表面又有外表面需加工的零件，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面的粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面的精加工。
（4）基面先行。用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，定位基準(zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差越小。
（三）夾具和刀具的選擇
1.工件的裝夾與定位
數(shù)控車削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面，盡量減少裝夾次數(shù)，以提高加工效率、保證加工精度。對于軸類零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn)；對于套類零件，則以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪自動定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動及氣動夾具外，還有多種通用性較好的專用夾具。實際操作時應(yīng)合理選擇 。
2.刀具選擇
刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外，還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命，提高生產(chǎn)率的有效措施。數(shù)控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。
（四）切削用量選擇
數(shù)控車削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，合理選用切削用量對提高數(shù)控車床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。確定數(shù)控車床的切削用量時一定要根據(jù)機(jī)床說明書中規(guī)定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結(jié)合實際經(jīng)驗采用類比法來確定。一般的選擇原則是：粗車時，首先考慮在機(jī)床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進(jìn)給量f；最后再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個合適的切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數(shù)，提高加工效率，增大進(jìn)給量有利于斷屑。精車時，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，盡可能地提高加工速度。主軸轉(zhuǎn)速S（r/min ）可根據(jù)切削速度υ（mm/min）由公式 S=υ1000/πD（D為工件或刀/具直徑 mm）計算得出，也可以查表或根據(jù)實踐經(jīng)驗確定。
四、結(jié) 語
數(shù)控機(jī)床作為一種高效率的設(shè)備，欲充分發(fā)揮其高性能、高精度和高自動化的特點，除了必須掌握機(jī)床的性能、特點及操作方法外，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。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:數(shù)控加工工藝;教學(xué)改革;實踐研究
前言
《數(shù)控加工工藝》是一門專業(yè)的核心課程，具有很強的實踐性。之前《數(shù)控加工工藝》課程的開展采取的是以老師講授為主的傳統(tǒng)學(xué)科的體系教學(xué)模式，按照理論聯(lián)系實踐的教學(xué)思想，先對知識點進(jìn)行論述，再對案例進(jìn)行綜合的分析。傳統(tǒng)學(xué)科體系教學(xué)模式不能調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)當(dāng)中缺少探討和交流，教學(xué)當(dāng)中沒有做到將“學(xué)與用”緊密的結(jié)合起來，導(dǎo)致學(xué)生被動的接受知識，給職業(yè)教育在技能人才的培養(yǎng)上造成了嚴(yán)重的阻礙。
1《數(shù)控加工工藝》教學(xué)現(xiàn)狀分析
①在學(xué)校整體教學(xué)當(dāng)中理論教學(xué)仍舊占據(jù)著主導(dǎo)地位，學(xué)生要想對專業(yè)知識進(jìn)行內(nèi)化仍舊得靠豐富的想象力，學(xué)生在實踐操作當(dāng)中的直觀性和熟練性的水平也不是很高，也不具備高效解決問題的能力。②“灌輸式”教學(xué)方法在《數(shù)控加工工藝》教學(xué)當(dāng)中一直占據(jù)著主導(dǎo)地位，即使運用PPT課件的教學(xué)形式來提升課堂的學(xué)習(xí)氛圍，其課堂效果也并不是很理想，學(xué)生的理解能力和對知識的應(yīng)用水平也沒有達(dá)到既定的課堂教學(xué)目的。③教師在課堂教學(xué)內(nèi)容安排上缺少系統(tǒng)性和科學(xué)性，缺少一套標(biāo)準(zhǔn)的理論與實踐的教學(xué)流程，是學(xué)校教學(xué)效率和教學(xué)考核無法進(jìn)行的主要原因。所以科學(xué)合理的對現(xiàn)行教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行改革是確保《數(shù)控加工工藝》實現(xiàn)教學(xué)高效化的前提。
2《數(shù)控加工工藝》課程教學(xué)改革要點
2．1教學(xué)內(nèi)容的改革
學(xué)校在對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革時，應(yīng)結(jié)合今后學(xué)生要面臨的數(shù)控加工的工作要求和面對數(shù)控加工工作應(yīng)具備知識水平、能力以及素質(zhì)對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容安排，加強校企之間的交流合作，增加學(xué)校專職教師實地調(diào)研工作的安排和舉辦專家座談交流會，對數(shù)控技術(shù)專業(yè)的教學(xué)要按照“理論夠用，注重能力”的原則，從實際教學(xué)出發(fā)，提升理論知識適用性。嚴(yán)格按照教學(xué)，做一體化的教育理念對每個項目進(jìn)行教學(xué)，把實際零件作為教學(xué)的載體，按照一個具體零件，將所需的專業(yè)知識(如加工工藝，所用到的刀具，夾具等方面的知識)和數(shù)控機(jī)床操作的技能融合在一起，讓學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中做，進(jìn)而實現(xiàn)一體化教學(xué)模式的優(yōu)越性。
2．2教學(xué)方法與手段的改革
本課程在教學(xué)方法上之所以不能夠統(tǒng)一主要是由于課程所涵蓋的專業(yè)領(lǐng)域比較寬泛，所以，本課程在教學(xué)當(dāng)中結(jié)合了課程教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的特點采取了多種教學(xué)方法。課程的教學(xué)方式在宏觀上采用的是“六步法”教學(xué)，即定向自學(xué)－小組討論－交流反饋－精心點撥－穿插鞏固－展示提高。課程教學(xué)在微觀方面所采用的方法主要有示范教學(xué)法，案例教學(xué)法，問題教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動法等教學(xué)方法。教師按照啟發(fā)式和引導(dǎo)式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生的主觀能動性就能夠得到很好的發(fā)揮，學(xué)生課堂當(dāng)中的參與熱情就會得到進(jìn)一步的提高。
2．3考核方式的改革
科學(xué)合理的考核評價體系是激發(fā)學(xué)生潛力的前提，對于學(xué)生素質(zhì)和綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)非常重要。科學(xué)合理的考核評價體系不僅可以讓學(xué)生養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣，還可以提升學(xué)生在學(xué)習(xí)方面的創(chuàng)新能力和實踐能力，為全面推行素質(zhì)教育打下堅實的基礎(chǔ)。在對考核方式進(jìn)行改革時，應(yīng)充分考慮考核的全程性，將學(xué)習(xí)過程視為考試過程，把考試當(dāng)作是一種學(xué)習(xí)的形式，通過日常考試?yán)塾嫹ǎ瑢W(xué)與考緊密的結(jié)合在一起，進(jìn)而實現(xiàn)對人才的培養(yǎng)優(yōu)化和形成與傳統(tǒng)定局考試的區(qū)別。項目報告:工藝分析和制定能力是項目報告考察學(xué)生的重點，項目報告根據(jù)學(xué)生完成報告的進(jìn)度對學(xué)生進(jìn)行評價然后給出評定成績。從而實現(xiàn)對學(xué)生的專業(yè)能力和工作能力的培養(yǎng)。班組檔案:在實際教學(xué)當(dāng)中采取分組的方式進(jìn)行教學(xué)，并建立與各小組相關(guān)的工作檔案，例如:項目在實施過程當(dāng)中的情況記錄單和記錄學(xué)生個人信息的學(xué)生互評表，將學(xué)生的工作情況，學(xué)習(xí)態(tài)度，紀(jì)律等方面的表現(xiàn)進(jìn)行記錄。以此來培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作的能力和積極的工作態(tài)度。最終考試:將學(xué)生對知識的掌握情況，對知識綜合運用的能力和總結(jié)問題的能力通過期末考試的形式對學(xué)生進(jìn)行成績的綜合評定。
2．4教學(xué)組織形式的改革
2．4．1學(xué)生組織將學(xué)生分成若干小組，每組四人。在方案形成之前，讓學(xué)生在小組當(dāng)中進(jìn)行討論，培養(yǎng)學(xué)生獨立完成任務(wù)的能力。另外為更好提升組織教學(xué)，在對學(xué)生進(jìn)行“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式時，可以將課程的學(xué)時按照1/2天次為單位。2．4．2老師組織在組織教師方面，按照主講教師和助理教師相互配合的形式進(jìn)行教學(xué)，即突出主講教師的主體作用有展現(xiàn)助理教師的輔助作用，通過主輔結(jié)合確保課程全面有效的實施。2．4．3教學(xué)組織主講教師安排完任務(wù)后會對成績評定方法進(jìn)行解釋，然后按照任務(wù)要求對知識內(nèi)容進(jìn)行講解，實施任務(wù)當(dāng)中如果有問題產(chǎn)生，主講教師則會有針對性的對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行講解，讓學(xué)生以討論的形式來解決問題，幫助學(xué)生完成項目，之后教師會對學(xué)生完成項目的情況進(jìn)行檢查，評價并將檢查評價的結(jié)果公布給各個小組單位。
3結(jié)語:
綜上所述，數(shù)控技術(shù)是科技發(fā)展下誕生的重要產(chǎn)物，符合時代背景要求。因此，加強對《數(shù)控加工工藝》課程的實踐對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展意義重大。按照《數(shù)控加工工藝》教學(xué)課程的要求進(jìn)行教學(xué)改革是當(dāng)前教學(xué)工作的首要任務(wù)，也是實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)向前進(jìn)一步發(fā)展的前提。
參考文獻(xiàn)
［1］鄭才國，宋黎．?dāng)?shù)控加工工藝與編程教學(xué)改革與實踐［J］．科技創(chuàng)業(yè)月刊，2014，(11)．
1.1數(shù)控加工的概念及其發(fā)展
數(shù)控加工是指在機(jī)床上利用數(shù)控技術(shù)對零件進(jìn)行加工的一個過程。數(shù)控加工和非數(shù)控加工的流程從整體上來說是大致相同的。但在技術(shù)上卻大相徑庭。采取數(shù)字信息控制加工零件的數(shù)控加工方法是針對零件種類多樣、相同型號產(chǎn)量少、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高等現(xiàn)實狀況達(dá)到高效化和自動化加工的有效方法。數(shù)控加工的發(fā)展方向是高速和高精度。20世紀(jì)50年代,MIT設(shè)計了APT。APT具有程序簡潔,方法靈活等優(yōu)勢。但也有很多不足之處如對于復(fù)雜的幾何形狀,無法表達(dá)幾何即視感[1]。為修正APT的不足,1978年,法國達(dá)索飛機(jī)公司開發(fā)了CATIA。這個系統(tǒng)有效的解決了幾何形狀復(fù)雜、難以表達(dá)即視感的缺陷。目前,數(shù)控編程系統(tǒng)正向高智能化方向發(fā)展。
1.2數(shù)控加工的內(nèi)容
數(shù)控加工的內(nèi)容有挑選適宜在數(shù)控機(jī)床上加工的零件,對數(shù)控加工方案進(jìn)行確定;詳細(xì)繪制所加工零件的圖紙;確定數(shù)控加工的詳細(xì)流程,如具體工作的分工、工作的前后順序、加工器具的選擇與位置確定、與其他加工工作的銜接等;修正數(shù)控加工的流程;確定數(shù)控加工中的允許誤差;指揮數(shù)控機(jī)床上一些工藝部分工作等。
2數(shù)控加工的工藝設(shè)計
2.1數(shù)控加工的工藝設(shè)計特點
采用數(shù)控加工的工藝設(shè)計具有加工程序簡單,解放枯燥工作的勞動力等特點。改進(jìn)了傳統(tǒng)機(jī)床工藝的工序繁多,勞動強度大的弱點。如此便使數(shù)控加工工藝設(shè)計形成了自身的獨特的特點。正常來講,數(shù)控加工的內(nèi)容要比傳統(tǒng)機(jī)床加工的內(nèi)容繁多。數(shù)控加工的內(nèi)容非常精確、工藝設(shè)計工作十分邏輯明確。數(shù)控加工的工作效率非常高。零件在一道工序中能完成多項工作項目。而這些工作如果換成傳統(tǒng)工藝則需要多個步驟才能做好[1]。所以,數(shù)控加工具有工作效率高的特點。將傳統(tǒng)加工工作中的幾個步驟在數(shù)控加工工藝中濃縮成更少的工作步驟,這讓零件加工所需要的專業(yè)工具數(shù)量大幅下降,零件需要加工的工序和所用時間也節(jié)省出很了多,進(jìn)而大大提高所加工產(chǎn)品的成品率和生產(chǎn)效率。此外,在普通機(jī)床加工時,很多具體的工藝問題如加工時各類工序如何分類和順序如何安排、每道工序所使用工具的形狀大小、如何切割、切割多少等,在實際工作中都是靠工作人員根據(jù)自己的多年工作經(jīng)驗和習(xí)慣慢慢鍛煉成的純熟的技巧來解決的。傳統(tǒng)加工的工藝設(shè)計正常情況下不需要加工人員在設(shè)計工藝流程時做出過多的計劃,實際工作做好就可以了。而在數(shù)控加工時,每個實際工藝問題必須事無巨細(xì)的都考慮到,而且每一個細(xì)節(jié)都必須在程序編輯時編入完全正確的加工指令,其結(jié)果也會是非常精細(xì),這是數(shù)控加工最大的特點。
2.2數(shù)控加工的工藝設(shè)計方法
工藝設(shè)計的任務(wù)就是明確零件的什么部位需要數(shù)控加工,經(jīng)過什么流程,如何確定這些流程的前后順序等等。通常在數(shù)控加工時確定零件加工的工作步驟有如下幾種方法:按所使用的工作器具確定。為了減少切換工作器具次數(shù),節(jié)省時間,可以采取將同一種工作器具集中使用的方法來確定工作步驟。在一個工序中使用同一個工作器具的全所有步驟率先集中,統(tǒng)一完成后然后再使用第二種工作器具進(jìn)行該種工作器具所要加工的所有步驟,以此類推。平面孔系零件一般使用點位、直線操控數(shù)控機(jī)床來加工,制定加工的工作步驟時,著重于控制加工精度、成品率和加工所需時間。旋轉(zhuǎn)體類零件通常使用數(shù)控車床或磨床加工。在車床上加工時,一般加工成品冗余多,使用粗加工方法。數(shù)控車床上用到低強度加工器具加工細(xì)小凹槽的情況很頻繁,因此適于斜向進(jìn)刀,一般不要崩刃。平面輪廓零件一般使用數(shù)控機(jī)床加工。方法上應(yīng)該著重把控切入與切出的方向。使用直線和圓弧插補功能的數(shù)控機(jī)床在加工不規(guī)則零件的曲線輪廓時,一定要用最短的直線段或圓弧段來無限逼近零件輪廓,讓零件的誤差在合格的基礎(chǔ)上加工的直線段或弧段的數(shù)量最少為最佳方案[2]。立體輪廓零件:某些形狀的零件被加工時,由于零件的形狀和表面質(zhì)量等多方面問題致使零件強度較差。機(jī)床的插補方法可以解決這一難題。在加工飛機(jī)大梁直紋曲面時,如果加工機(jī)床是三軸聯(lián)動便只能使用效率較低的球頭銑刀;如果機(jī)床是四軸聯(lián)動,則可以使用效率比球頭銑刀高的圓柱銑刀銑削。
2.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計過程
數(shù)控加工的一般過程要經(jīng)過閱讀零件,工藝分析,制定工藝,數(shù)控編程,程序傳輸。數(shù)控加工之前應(yīng)該繪制好零件的加工設(shè)計圖稿。在數(shù)控機(jī)床上加工零件時,應(yīng)該先按照之前繪制好的零件圖稿來分析零件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、幾何形狀、大小和精度要求,并采用分析結(jié)果作為確定零件數(shù)控加工工藝過程的基礎(chǔ)。確定數(shù)控加工工藝過程,要先詳細(xì)了解零件數(shù)控加工的內(nèi)容和原則;之后再設(shè)計加工過程,挑選機(jī)床和加工零件所需的器具,確定零件的加工位置和裝夾,確定數(shù)控加工中工作的步驟和順序,確定每個工作步驟中具體的工作器具的使用方法及切割大小;還需要填寫數(shù)控加工的工藝文件、加工程序及程序校驗等。通過實際的操作經(jīng)驗總結(jié),單純的按照之前設(shè)定的數(shù)控加工程序來實際操作加工零件依然存在很多缺陷。因為人力工作可能對程序的具體步驟和原理不夠明確,對編程人員的本意理解也不是很透徹,通常需要編程人員在零件加工時對加工人員進(jìn)行現(xiàn)場的指導(dǎo),這種情況對于零件數(shù)量較少的加工狀況還能勉強正常工作,但對于時間長、數(shù)量大的生產(chǎn)情況,就會生出很多問題。所以,編程人員對數(shù)控加工程序比較復(fù)雜和不易理解的部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a充和說明的作用是不可小覷的,尤其是要針對那些需要長時間和大批量生產(chǎn)零件的數(shù)控加工程序特別關(guān)鍵。
2.4數(shù)控加工的工藝設(shè)計應(yīng)注意的問題
在數(shù)控加工中一定要注意并且預(yù)防工作所使用的器具在工作中和零件等出現(xiàn)不必要的摩擦,所以一定要明確的強調(diào)工作人員數(shù)控加工的工藝設(shè)計編程中的加工器具的加工路線,使加工人員在加工前就都清楚明了的知道加工路線[2]。與此同時還應(yīng)該設(shè)置好夾緊零件的位置,如此便可以減少不必要的問題出現(xiàn)。除此之外,對于某些程序問題需要調(diào)整程序及加工器具路線和位置時必須事先告知操作人員,以防出現(xiàn)不必要的問題。
3結(jié)語
在以數(shù)控機(jī)床等為代表的自動化機(jī)床的出現(xiàn)，實現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)床向自動化、信息化、精確化模式的轉(zhuǎn)變，提大地提升了工業(yè)生產(chǎn)水平。但是由于數(shù)控機(jī)床具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、元件精密高、自動化程度高等特點，就不能夠沿襲傳統(tǒng)機(jī)床的加工工藝模式，而是應(yīng)該結(jié)合數(shù)控機(jī)床自身的特點進(jìn)行針對性工藝方案確定。本文就數(shù)控加工工藝設(shè)計進(jìn)行討論，以期為相關(guān)研究提供一定的借鑒。
關(guān)鍵詞：
數(shù)控加工；工藝設(shè)計；編程
1數(shù)控機(jī)床概述
1.1數(shù)控機(jī)床工作原理在利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行工件加工時，首先利用編程軟件將工件的輪廓尺寸以及加工步驟、順序用編程語言描述出來，然后通過程序輸入界面將程序語言輸入到數(shù)控裝置，數(shù)控裝置將程序語言轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床能夠識別的加工信息，然后按照加工信息驅(qū)動各坐標(biāo)軸運動，并且在控制中進(jìn)行實時反饋，使得數(shù)控機(jī)床的刀具能夠嚴(yán)格按照預(yù)定程序運動，準(zhǔn)確地加工出工件的外部輪廓形狀。在數(shù)控機(jī)床工作中，刀具按照控制程序運動，其相對于各坐標(biāo)軸的運動單位是通過脈沖當(dāng)量計算的。當(dāng)?shù)毒咦叩堵肪€為圓弧或者曲線時，數(shù)控裝置是通過識別加工起點與加工終點的位置，然后在兩點之間進(jìn)行數(shù)據(jù)點密化處理，將圓弧或者曲線用一段段小直線代替。在加工過程中判斷走刀點位于加工曲面內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，進(jìn)而調(diào)整數(shù)控機(jī)床刀具的運動方向，從而保證被加工工件表面輪廓尺寸的精度。由于數(shù)控機(jī)床刀具走刀不可能完全沿著曲線表面運行，通過“數(shù)據(jù)點的密化”對加工段進(jìn)行插補，在保證工件精度要求的前提下，盡可能實現(xiàn)走刀路線與曲面外形的擬合。
1.2數(shù)控機(jī)床的特點現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床集高效率、高精度、高柔性于一身，具有許多普通機(jī)床無法實現(xiàn)的特殊功能，它具有如下特點。通用性強。在數(shù)控機(jī)床上加工工件時，一般不需要復(fù)雜的工藝裝備，生產(chǎn)準(zhǔn)備簡單。當(dāng)工件改變時，只需更換控制介質(zhì)或手工輸入加工程序。因此解決了機(jī)械加工單件、小批生產(chǎn)的柔性自動化問題，可顯著縮短生產(chǎn)周期，提高勞動生產(chǎn)率。加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床上綜合應(yīng)用了保證加工精度、提高質(zhì)量穩(wěn)定性的各種技術(shù)措施。因此控制精度高；機(jī)床零部件及整體結(jié)構(gòu)的剛度高，抗振性能好；自動化加工，很少需要人工干預(yù)，消除了操作者的人為誤差和技術(shù)水平高低的影響；在自動換刀數(shù)控機(jī)床上可以實現(xiàn)一次裝夾、多面和多工序加工，可以減小安裝誤差等。生產(chǎn)效率高。數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性良好，可進(jìn)行強力切削，有效地節(jié)省機(jī)動時間，還具有自動變速、自動換刀、自動交換工件和其他輔助操作自動化等功能，使輔助時間縮短，而且無需工序間的檢測和測量。生產(chǎn)效率比一般普通機(jī)床高得多。自動化程度高。除裝卸零件、安裝穿孔帶或操作鍵盤、觀察機(jī)床運行之外，其他的機(jī)床動作直至加工完畢，都是自動連續(xù)完成。可大大減輕操作者的勞動強度和緊張程度，改善勞動條件，減少操作人員的人數(shù)。經(jīng)濟(jì)效益好。數(shù)控機(jī)床的加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。
2數(shù)控數(shù)控加工工藝設(shè)計
2.1劃分?jǐn)?shù)控加工工序在數(shù)控機(jī)床設(shè)備條件允許的情況下盡可能選擇集中工序加工，這樣不僅可以有效降低工件的裝夾次數(shù)，提高加工效率。但是考慮到工序過于集中會增加設(shè)備的負(fù)擔(dān)，同時加工工序過長，加工出錯率也會增加，因此需要根據(jù)實際情況酌情確定加工工序的集中與分散程度。同時將粗、精工件加工分開，對較易產(chǎn)生變形的工件粗加工后進(jìn)行修正以及殘余應(yīng)力的消除，以保證精加工質(zhì)量。
2.2合理安排工序的先后順序①先安排加工精度低的工件，在安排加工精度高的工件；②考慮加工中工件會發(fā)生形變，應(yīng)該將加工后形變大的工件安排在后面的工序；③要求各工序加工之間能夠互不干涉，即要求上道工序不能夠影響下道工序的加工以及夾具的安裝定位；④盡可能較少加工工序的數(shù)量、夾具的裝夾次數(shù)以及刀具的更換，盡可能采用一次工序、一次工裝、一把刀具完成最多的加工流程，從而有效提升數(shù)控機(jī)床的加工效率，降低無用加工工序；⑤對于有特殊要求的工件要進(jìn)行單獨工序安排，如經(jīng)過滲氮處理、熱處理的工件；⑥加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的重要性來考慮，重點在于工件的剛性不被破壞，以保證整體零件的加工精度。
3數(shù)控加工的工序設(shè)計
對于數(shù)控加工工序設(shè)計來說，其主要任務(wù)是進(jìn)一步細(xì)化各道工序的加工內(nèi)容、刀具的運動軌跡、工件的裝夾與固定方式以及工件的切削量等內(nèi)容，進(jìn)而為編制加工程序做好準(zhǔn)備。
3.1確定走刀路線和安排工步順序數(shù)控機(jī)床的走刀路線是工件加工過程中，刀具按照預(yù)定的編程程序運動的空間軌跡。走刀路線不僅反映了工步的內(nèi)容,也反映出工步順序，因此走刀路線對于數(shù)控加工工藝設(shè)計來說具有重要的意義。為了保證設(shè)計的走刀路線與實際走刀路線的契合度，在確定走刀路線時應(yīng)該作出工序簡圖，將走刀的進(jìn)刀及退刀方向、距離進(jìn)行清晰的標(biāo)注。在確定刀具的走刀路線時應(yīng)該考慮以下幾點：①在保證工件能夠加工完成的基礎(chǔ)上，盡可能選擇最短的走刀路線，以降低刀具的走刀時間，從而在最短時間內(nèi)加工出最多的工件；②在選擇走刀路線時，盡可能選擇對于工件形變影響較小的路線，從而有效降低加工中工件的形變程度；③在刀具起刀、抬刀時應(yīng)該避免在工件輪廓表面上直接進(jìn)行，應(yīng)該避開工件的輪廓面，從而有效降低刀具對工件表面造成的劃傷；
3.2夾具的確定在進(jìn)行工件夾具確定時應(yīng)該堅持以下原則：①力求夾具設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，提高工藝方案的執(zhí)行效率；②盡可能做到一次裝夾進(jìn)行相關(guān)工序的加工，盡可能保證最少的裝夾完成工件輪廓表面的加工。盡可能將相同工裝的盡量減少裝夾次數(shù),盡可能一次裝夾加工出全部待加工表面，對于相同工裝的夾具應(yīng)該安排在一起進(jìn)行；③保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床坐標(biāo)方向相對固定,能協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸，避免加工過程中因夾具坐標(biāo)方向與機(jī)床坐標(biāo)方向變化而造成的尺寸誤差；④夾具要開敞,不能夠與刀具的運動軌跡相干涉；⑤當(dāng)零件加工批量小時,盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其它通用夾具，盡量避免采用專用夾具；⑥當(dāng)工件需要進(jìn)行中批或大批生產(chǎn)需要時,才考慮采用專用夾具,為了降低夾具成本，應(yīng)該盡可能采用結(jié)構(gòu)簡單的夾具。⑦當(dāng)工件批量較大,有條件時,應(yīng)采用氣動、液壓夾具及多工位等高效夾具，以提升機(jī)床的加工效率。
3.3刀具的選擇①刀具的類型應(yīng)與加工的表面相適應(yīng),數(shù)控機(jī)床、刀具、輔具(刀柄、刀套、夾頭)要配套；②刀具的幾何參數(shù)應(yīng)力求合理,要有較高而且較為一致的刀具耐用度,以及足夠的剛性。刀具規(guī)格、專用刀具代號和該刀具所要加工的內(nèi)容應(yīng)列表記錄下來,供編程時使用.
3.4確定對刀點與換刀點對刀點就是刀具相對工件運動的起點,常常把對刀點稱為程序原點,其選擇原則如下:①找正容易;②編程方便;③對刀誤差小;④加工時檢查方便、可靠。為防止換刀時碰傷零件或夾具,換刀點常常設(shè)置在被加工零件的外面,并要有一定的安全量。
3.5確定切削用量切削用量的合理選擇對提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量有直接影響,應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床使用說明書和切削用量選擇原則,結(jié)合實際加工經(jīng)驗來確定。最好能作出切削用量表,以方便編程。
4數(shù)控加工工藝編程的內(nèi)容和步驟
4.1設(shè)計出正確的加工方案工藝編程人員要認(rèn)真分析待加工工件圖紙，綜合考慮待加工工件的輪廓尺寸、精度要求、材料性質(zhì)、原材料的熱處理要求等工藝要求，從而確定出最佳的工藝加工方案。同時在加工方案確定過程中，要結(jié)合數(shù)控機(jī)床的加工精度、尺寸范圍、刀具硬度、夾具工裝等要求，以保障加工方案能夠?qū)崿F(xiàn)。
4.2工藝處理在進(jìn)行工藝處理時，要準(zhǔn)確找出刀具的對刀點、起刀點，并且根據(jù)工件的加工路線和待加工工件的進(jìn)刀量，以保障數(shù)控機(jī)床能夠快速高效完成加工任務(wù)。在綜合考慮現(xiàn)有工藝技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工藝編程。
4.3數(shù)學(xué)處理主要任務(wù)是根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)求出編程所需的數(shù)據(jù)，一般多采用專門的編程軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)編程，或者是將二維或者三維數(shù)據(jù)通過軟件轉(zhuǎn)化為加工程序。
4.4編寫程序清單數(shù)控機(jī)床編程人員要結(jié)合數(shù)控機(jī)床的編程形式，不同的數(shù)控機(jī)床其編程指令編寫以及程序格式不相同，如德國西門子系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床與日本三菱機(jī)床其編程方式就不相同。編程人員根據(jù)被加工工件的加工要求進(jìn)行編程語言的編寫，并且在程序語言編寫完成后認(rèn)真檢查程序指令、格式是否存在錯誤，及時檢查出錯誤并進(jìn)行修改，避免因為編程問題對于數(shù)控機(jī)床加工造成的不利影響。
5結(jié)語
數(shù)控機(jī)床自動化程度高，但其適應(yīng)能力較差，在數(shù)控編程完成并且輸入較難進(jìn)行調(diào)整，因此其沒有通用機(jī)床的靈活度與自由度高。因此為了保證數(shù)控機(jī)床的正常工作，就需要從工件加工的每一個環(huán)節(jié)入手，真正將工藝方案做精做細(xì)，從而使得數(shù)控機(jī)床能夠按照預(yù)定的程序工作，進(jìn)而提升工件的加工質(zhì)量與效率。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫福勛,孫守田.CAM數(shù)控加工藝淺析[J].山東煤炭科技,2009(01):20-21.
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床編程；加工；工藝設(shè)計
中圖分類號：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）02-0120
一、引言
隨著UG等各種計算機(jī)編程軟件的不斷向更高功能的更新和普及，現(xiàn)在的零件已經(jīng)越來越復(fù)雜，要想把一個零件完整地加工出來，編程前對所加工的零件進(jìn)行工藝分析，訂出工藝方案，選擇合適的刀具，確定切削用量等，都成了工件是否能順利加工完成的首要條件，所謂一棋不就，滿盤皆輸。所以一個工藝方案要考慮方方面面，數(shù)控車加工與普通車加工相比，有它的一些基本特點：1. 數(shù)控車加工的工序內(nèi)容比普通車加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。2. 數(shù)控車床加工程序的編制比普通車床工藝規(guī)程的編制復(fù)雜。
二、數(shù)控車床加工工藝所要考慮的主要內(nèi)容
1. 根據(jù)所要加工的零件的要求，選擇適合在數(shù)控車床上加工的零件，把工序內(nèi)容確定下來。2. 分析所要加工的零件的圖紙，明確加工內(nèi)容，制定好數(shù)控加工走刀路線。3. 全面考慮調(diào)整數(shù)控加工工序，以利于完整加工。4. 根據(jù)實際情況處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。
三、數(shù)控加工的工藝處理過程
1. 確定工件的加工部位，加工輪廓，加工尺寸等具體內(nèi)容
確定被加工工件需在本機(jī)床上完成的工序內(nèi)容及其與前后工序的聯(lián)系。（1）優(yōu)先選擇普通機(jī)床上無法加工的內(nèi)容作為數(shù)控加工的內(nèi)容。（2）選擇普通機(jī)床難加工，質(zhì)量也難保證的內(nèi)容作為數(shù)控加工的內(nèi)容。（3）普通機(jī)床加工效率低，工人操作勞動強度大的內(nèi)容，可考慮在數(shù)控機(jī)床上加工。（4）這個工件在本工序加工之前的情況是怎樣，例如材料是鑄件、鍛件或棒料、工件的形狀、尺寸、加工余量等。
2. 確定工件的夾具選擇及裝夾方式
由于夾具確定了零件在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，因而首先要求夾具能保證零件在機(jī)床坐標(biāo)系中的正確坐標(biāo)方向。數(shù)控車床多采用三爪自定心卡盤夾持工件；軸類工件還可采用尾座頂尖支持工件。由于數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動力卡盤，還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機(jī)配制，可獲得理想的夾持精度。通過調(diào)整油缸壓力，可改變卡盤夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。為減少細(xì)長軸加工時受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類工件內(nèi)孔時，可采用液壓自動定心中心架，定心精度可達(dá)0.03mm。
除此之外，主要考慮下列幾點：（1）當(dāng)零件加工批量小時，盡量采用組合夾具，可調(diào)試夾具及其他通用夾具。（2）夾具要開敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀。（3）裝卸零件要方便可靠，以縮短準(zhǔn)備時間。
3. 確定數(shù)控加工工序
在數(shù)控機(jī)床加工過程中，由于加工對象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工方案合理，從而達(dá)到質(zhì)量優(yōu)、效率高和成本低的目的。
確定走刀路線：走刀路線泛指刀具從對刀點（或機(jī)床固定原點）開始運動起，直至返回該點并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。
確定走刀路線的工作重點，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。
（1）尋求最短加工路線，減少空刀時間。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，不僅可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動部件的磨損等。（2）刀具的進(jìn)退刀（切入切出）路線要認(rèn)真考慮，減少在輪廓切削中停刀留下刀痕。（3）要選擇工件在加工后變形小的路線。
4. 制定加工方案的原則
制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。
（1）先粗后精
為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。
當(dāng)粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進(jìn)行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。
（2）先近后遠(yuǎn)
這里所說的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時，通常安排離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠(yuǎn)有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。
（3）先內(nèi)后外
對既要加工內(nèi)表面（內(nèi)型、腔），又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時，通常應(yīng)安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔，后加工外表面。這是因為控制內(nèi)表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性相應(yīng)較差，刀尖（刃）的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑較困難等。
走刀路線最短
加工路線與加工余量的關(guān)系
在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時，則要注意程序的靈活安排，安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。
車螺紋時的注意事項
數(shù)控車床加工螺紋時，因其傳動鏈的改變，原則上其轉(zhuǎn)速只要能保證主軸每轉(zhuǎn)一周時，刀具沿主進(jìn)給軸（多為Z軸）方向位移一個螺距即可，不應(yīng)受到限制，但數(shù)控車床加工螺紋時，會受到以下幾方面的影響：
車螺紋時，螺紋車刀刀尖及兩側(cè)刀刃都參加切削，每次進(jìn)刀只作徑向進(jìn)給，隨著螺紋深度增加，進(jìn)刀量相應(yīng)減少，否則容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象。
車螺紋時，由于是車刀兩個主切削刀中的一個在進(jìn)行單面切削，避免了三刃同時切削，所以容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，在實際操作中，要一邊控制左右進(jìn)給量，一邊觀察切屑情況，當(dāng)排出的切屑很薄時，就采用光整為工件車出的螺紋表面光潔。
5. 確定切削用量與進(jìn)給量
在編程時，我們必須確定每道工序的切削用量。選擇切削用量時，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機(jī)械加工質(zhì)量和產(chǎn)量。影響切削條件的因素有：機(jī)床、工具、刀具及工件的剛性；切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；切削液的種類、冷卻方式；工件材料的硬度及熱處理狀況；工件數(shù)量；機(jī)床的壽命。
上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率為主要因素。切削速度快慢直接影響切削效率。若切削速度過小，則切削時間會加長，刀具無法發(fā)揮其功能；若切削速度太快，雖然可以縮短切削時間，但是刀具容易產(chǎn)生高熱，影響刀具的壽命。決定切削速度的因素很多，概括起來有：
刀具材料。刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。
工件材料。工件材料硬度高低會影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料時切削速度應(yīng)降低，而加工較軟材料時，切削速度可以提高。
刀具壽命。刀具使用時間（壽命）要求長，則應(yīng)采用較低的切削速度，反之，可采用較高的切削速度。
切削深度與進(jìn)刀量。切削深度與進(jìn)刀量大，切削抗力也大，切削熱會增加，故切削速度應(yīng)降低。
刀具的形狀。刀具的形狀、角度的大小、刃口的鋒利程度都會影響切削速度的選取。
冷卻液使用。機(jī)床剛性好、精度高可提高切削速度；反之，則需降低切削速度。
在使用數(shù)控機(jī)床刀具方面，對于不同的零件材質(zhì)，都分別在一套切削速度，切削深度、進(jìn)給量三者相互適應(yīng)的最佳切削參數(shù)，我們在實踐中要不斷摸索到最好的切削參數(shù)。
1.1軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點
軸類零件是比較常見的機(jī)械零件，在整個機(jī)械行業(yè)制品中所占的比例很大，應(yīng)用很廣泛。按機(jī)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸等。軸類零件在機(jī)械中承擔(dān)著于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩的作用。
1.2軸類零件的一般加工要求及方法
軸類零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動率和經(jīng)濟(jì)效益。盡管任一零件都有著多種的加工方法，但無論如何選擇都需要遵循一定的規(guī)律：首先要對零件圖進(jìn)行分析，研究零件結(jié)構(gòu)的特點、精度、材質(zhì)等要求；其次，根據(jù)實際的條件確定合理的工藝規(guī)程。1.3軸類零件加工的工藝路線一般的零件加工工藝路線為：下料鍛造正火粗加工半精加工滲碳去碳加工（對不需提高硬度部分）淬火車螺紋、鉆孔或銑槽粗磨低溫時效半精磨低溫時效精磨。
2數(shù)控車床的概述
2.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生及發(fā)展
近年來，數(shù)控技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展時期，世界上第一臺數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)于1952年，是由美國麻省理工大學(xué)研發(fā)成功的，自此之后，世界各國紛紛投入資金對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行研發(fā)、生產(chǎn)和使用。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：第一階段是1958年至60年代中期，這是我國數(shù)控技術(shù)的研發(fā)開始階段；自60年代中期到70年代，數(shù)控技術(shù)逐步成熟并開始應(yīng)用于車、鉆、齒輪加工等領(lǐng)域；自70年代至80年代我國積極引進(jìn)日本、美國等先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)并加以吸收、消化，使我國的數(shù)控技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展；自1985年我國數(shù)控機(jī)床品種有了新的發(fā)展，但數(shù)控機(jī)床主要走中低端路線，80%的高端數(shù)控機(jī)床要進(jìn)口，因此研發(fā)高檔機(jī)床是我國目前發(fā)展的重要領(lǐng)域。數(shù)控機(jī)床由程序介質(zhì)、輸入輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置與檢測反饋裝置及機(jī)床本體這五部分組成。同普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械結(jié)構(gòu)上減少了齒輪、軸類零件和軸承的數(shù)量；在操作上減少了手動操作機(jī)構(gòu)的設(shè)置，使常用的操作按鈕數(shù)量更少，操作更方便、更簡單。
2.2數(shù)控機(jī)床的使用范圍
數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍很廣，能夠以編程的方式進(jìn)行各種零部件的加工，實用性很強，然而，由于價格昂貴，數(shù)控機(jī)床的使用范圍受到了制約，并不適合所有類型的加工設(shè)計。目前，該設(shè)備主要的使用范圍是：①加工精度高、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件；②嚴(yán)格按照既定標(biāo)準(zhǔn)、尺寸加工設(shè)計的零部；③本身價值比較高的零件。相對于其他類型的加工設(shè)備，數(shù)控機(jī)床具有加工精度高、加工穩(wěn)定可靠、高柔性、生產(chǎn)效率高、勞動條件好等優(yōu)勢。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，當(dāng)生產(chǎn)批量在100件以下，用數(shù)控機(jī)床加工具有一定復(fù)雜程度零件時，加工費用最低，獲得的經(jīng)濟(jì)效益最高。
2.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向
（1）高速化近年來，隨著我國機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，需求也在不斷增強，而作為工業(yè)制造的必備的設(shè)備，我國機(jī)床行業(yè)每年以兩位數(shù)的速度增長，迎來快速發(fā)展時期，數(shù)控機(jī)床已成為我國機(jī)床消費的主流。不同行業(yè)對于數(shù)控機(jī)床有著不同的需求，航空領(lǐng)域需要的是高速、精密以及多軸聯(lián)動的產(chǎn)品；電力行業(yè)需要的是高剛性、大扭矩的數(shù)控產(chǎn)品；而汽車工業(yè)需要的是大量生產(chǎn)線的專用機(jī)床。（2）高精度化隨著國內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐的加快，數(shù)控化加工是機(jī)械加工行業(yè)朝高質(zhì)量，高精度，高成品率，高效率發(fā)展的趨勢。我國對高端精密加工設(shè)備的需求與日俱增，用戶對于高端機(jī)床產(chǎn)品的需求也越來越大。數(shù)控機(jī)床的高精度化發(fā)展，現(xiàn)在更專注于運動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和補償研究，以求能夠達(dá)到數(shù)控機(jī)床最佳精度狀態(tài)。總的來看，市場對機(jī)床工具產(chǎn)品的需求已經(jīng)過渡到中高端領(lǐng)域，普通機(jī)床產(chǎn)品的市場空間將越來越小。（3）控制智能化當(dāng)今的市場充分證明，現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的智能化已經(jīng)成為市場的熱門需求和話題，智能化是機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢，個性化定制、系統(tǒng)解決方案，以技術(shù)為依托為客戶提供智能輸送整體解決方案，正在逐步變成現(xiàn)實。數(shù)控技術(shù)的智能化主要包括加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)、加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇、智能故障自診斷與自修復(fù)技術(shù)、智能故障回放和故障仿真技術(shù)、智能化交流伺服驅(qū)動裝置、智能4M數(shù)控系統(tǒng)等。（4）極端化(大型化和微型化)隨著我國高精密產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床越來越凸顯出其自身優(yōu)勢，其能夠適應(yīng)我國大型機(jī)械化發(fā)展趨勢，不僅可以滿足大型裝備的功能性要求，還滿足了其精度要求。目前，航空航天、半導(dǎo)體、光學(xué)部件、超精密軸承等零件加工，引入了超精密加工技術(shù)、納米級技術(shù)，該技術(shù)要求發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，而數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床球體磨床相比，增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等，應(yīng)用了大量的電氣、液壓和機(jī)電裝置，使失效的概率大幅度降低。（5）網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機(jī)床主要著眼于以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為支持的智能化生產(chǎn)，網(wǎng)絡(luò)化是其必然的發(fā)展趨勢。數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)的有效流通、共享，便于對數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)控。（6）加工過程綠色化環(huán)境問題是全球性問題，特別是對于我國來說，環(huán)境問題目前已經(jīng)成為中國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)之一，這一問題的日益突出和擴(kuò)大，已經(jīng)影響到區(qū)域的生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)過程中需要大量資源，隨著人們環(huán)保意識的增強，資源和環(huán)境問題得到了廣泛的重視，近年來環(huán)保車床不斷涌現(xiàn)，環(huán)保節(jié)能已成為工程機(jī)械產(chǎn)品升級的基本特征，綠色制造代表了未來全球發(fā)展的方向，環(huán)保節(jié)能機(jī)床的加速發(fā)展會使企業(yè)在市場上保持競爭優(yōu)勢和領(lǐng)先地位。
3本零件的設(shè)計分析
3.1零件圖紙的工藝分析
3.2加工難點及處理方案
分析圖紙可知，此零件表面由圓柱、順圓弧、逆圓弧、圓錐、槽、螺紋等組成，對平面度的要求很高，為提高零件的質(zhì)量，需要根據(jù)零件的形狀、尺寸大小和形位公差要求選擇合理的加工方案：（1）結(jié)合加工零件的形狀和材料等條件，選用CJK6032數(shù)控機(jī)床。（2）對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，編程時采用中間值。（3）加工工序為：預(yù)備加工—車端面—粗車右端輪廓—精車右端輪廓—切槽—工件調(diào)頭—車端面—粗車左端輪廓—精車左端輪廓—切退刀槽—粗車螺紋—精車螺紋。
3.3零件設(shè)備的選擇
根據(jù)軸類零件的特點，既有切槽尺寸精度又有圓弧數(shù)值精度，該零件的加工對于技術(shù)要求更為嚴(yán)格，而普通車床加工設(shè)備很明顯不具備該優(yōu)勢。而數(shù)控車床加工精度高，能做直線和圓弧插補，且剛性良好，能方便和精確地進(jìn)行人工補償和自動補償，可以保障其加工的尺寸精度和表面質(zhì)量。根據(jù)零件的工藝要求，可以選擇經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，本文選用CJK6032數(shù)控機(jī)床加工該零件。該機(jī)床采用的是步進(jìn)電動機(jī)形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，設(shè)置三爪自定心卡盤、普通尾座或數(shù)控液壓尾座，適合車削較長的軸類零件，且機(jī)構(gòu)簡單，價格相對較低。
3.4刀具與切削用量的選擇
影響數(shù)控車床切削效率的因素有很多，主要有人為因素、環(huán)境因素及刀具和切削用量的選擇，這些都制約著數(shù)控車床的工作狀態(tài)，尤其是對于刀具的合理選擇，能夠加快數(shù)控車床的工作效率，保證零件加工質(zhì)量。刀具的選擇標(biāo)準(zhǔn)是刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本。相對于普通機(jī)床而言，數(shù)控加工對刀具在剛性、精度、耐用度上有著更為嚴(yán)格的要求，同時，還要求所選擇的道具尺寸穩(wěn)定、便于安裝調(diào)試。工件材料的切削加工性能是很復(fù)雜的，強度、硬度、塑性、提供冷切削加工、機(jī)械性能都跟工件的材料有關(guān)。經(jīng)過研究圖紙發(fā)現(xiàn)，該軸零件加工中，刀具與工件之間的切削力較大，所以選擇45鋼為該軸類零件的材料。
3.5設(shè)置刀點和換刀位
【關(guān)鍵詞】 數(shù)控加工；加工工藝；設(shè)計
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備不斷在機(jī)加工領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，推動著先進(jìn)生產(chǎn)力的不斷變革和更新特別是數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用起到了不可取代的作用。它為各復(fù)雜的加工技術(shù)和精度以及多樣性提供了可能性。因此，從事數(shù)控專業(yè)者掌握數(shù)控技術(shù)的加工工藝設(shè)計過程，是做好切削加工的關(guān)鍵一步。下面就對設(shè)計過程的確定進(jìn)行淺析和探討。
1、數(shù)控機(jī)床加工與普通機(jī)床加工工藝的區(qū)別
數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝相比較，由于采憑數(shù)控機(jī)床加工具有加工工序少，所需專用工裝數(shù)量少等特點克服了普通機(jī)床加工工藝方法的弱點。
1.1、從加工工序來看，數(shù)控加工的工序內(nèi)容要比普通機(jī)床力工的工序內(nèi)容復(fù)雜。
1.2、從編程來看，數(shù)控加工程序的編制要比普通機(jī)床編制藝規(guī)程項目多，而且復(fù)雜。
1.3、從工件裝夾來看，采用數(shù)控加工的工件，工件在一次夾下就能完成撞、銑、鉸、攻絲等多種加工，而普通機(jī)床則須要經(jīng)過多次裝夾才能實現(xiàn)各種加工。
因此，數(shù)控加工工藝具有復(fù)合性特點，它要求編程人員設(shè)計數(shù)控工藝方案、編制數(shù)控程序時必須做到“內(nèi)容十分詳具體，工藝設(shè)計嚴(yán)密、合理”。
2、零件數(shù)控加工的工藝設(shè)計原則
設(shè)計零件數(shù)控加工的工藝過程時應(yīng)遵循以下原則：
2.1、工序最大限度集中、一次定位的原則
一般在數(shù)控機(jī)床上，特別是在加工中心上加工零件，工序可以最大限度集中，即零件在一次裝夾中應(yīng)盡可能完成本臺數(shù)控機(jī)床所能加工的大部分或全部工序。數(shù)控加工傾向于工序集中，可以減少機(jī)床數(shù)量和工件裝夾次數(shù)，減少不必要的定位誤差，生產(chǎn)率高。對于同軸度要求很高的孔系加工，應(yīng)在一次安裝后，通過順序連續(xù)換刀來完成該同軸孔系的全部加工，然后再加工其他坐標(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。
2.2、先粗后精的原則
在進(jìn)行數(shù)控加工時，根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，應(yīng)遵循粗、精加工分開原則來劃分工序，即先粗加工全部完成之后再進(jìn)行半精加工、精加工。對于某一加工表面，應(yīng)按粗加工――半精加工――精加工順序完成。粗加工時應(yīng)當(dāng)在保證加工質(zhì)量、刀具耐用度和機(jī)床――夾具――刀具――工件工藝系統(tǒng)的剛性所允許的條件下，充分發(fā)揮機(jī)床的性能和刀具切削性能，盡量采用較大的切削深度、較少的切削次數(shù)得到精加工前的各部余量盡可能均勻的加工狀況，即粗加工時可快速切除大部分加工余量、盡可能減少走刀次數(shù)，縮短粗加工時間。精加工時主要保證零件加工的精度和表面質(zhì)量，故通常精加工時零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)精加工而成。為保證加工質(zhì)量，一般情況下，精加工余量以留0.2～0.6mm為宜。粗、精加工之間，最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形得到充分恢復(fù)，再進(jìn)行精加工，以提高零件的加工精度。3.先近后遠(yuǎn)、先面后孔的原則。按加工部位相對于對刀點的距離大小而言，在一般情況下，離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削而言，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。因為銑平面時切削力較大，零件易發(fā)生變形，先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復(fù)，待其恢復(fù)變形后再鏜孔，有利于保證孔的加工精度，其次，若先鏜孔后銑平面，孔口就會產(chǎn)生毛刺、飛邊，影響孔的裝配。
3、數(shù)控加工之中如何進(jìn)行將加工工藝設(shè)計
3.1、確定數(shù)控加工方案
首先確定零件上由數(shù)控加工的表面，通過對零件圖樣的分析，選擇最適合、最需要的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)控加工。其次選擇合適的機(jī)床，選擇機(jī)床時應(yīng)綜合考慮數(shù)控機(jī)床的規(guī)格：包括坐標(biāo)軸行程和主軸電機(jī)功率等內(nèi)容，并且要考慮數(shù)控機(jī)床的精度，應(yīng)該根據(jù)零件關(guān)鍵部位的加工精度的要求選擇數(shù)控機(jī)床的精度等級。
3.2、確定加工工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)是加工中用來使工件在機(jī)床或夾具上定位的所依據(jù)的工件上的點、線、面。按工件上用作定位的表面狀況把定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)和輔助基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)選擇原則為：以不加工表面作為粗基準(zhǔn)、選擇要求加工余量均勻的表面作為粗基準(zhǔn)、選擇余量小的表面作為粗基準(zhǔn)、選擇平整、光潔、尺寸足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)并且粗基準(zhǔn)盡量避免重復(fù)使用。精基準(zhǔn)選擇原則為：基準(zhǔn)重合原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、自為基準(zhǔn)原則和互為基準(zhǔn)原則，并且要考慮到所選擇的基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確，裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。
劃分工序零件是由多個表面構(gòu)成的，這些表面都有自己的精度要求，各表面之間也有相應(yīng)的精度要求。為了達(dá)到零件精度要求，加工順序安排應(yīng)遵循一定的原則。先粗后精原則各加工表面的加工順序按照粗加工、半精加工、精加工的順序進(jìn)行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量。基準(zhǔn)面先加工原則在加工一開始，總是先把用作精加工基準(zhǔn)的表面加工出來，因為定位基準(zhǔn)的表面精確，裝夾誤差就小。先內(nèi)后外原則對于精密套筒，其外圓與孔的同軸度要求較高，一般采用先孔后外圓的原則，既先以外圓作為定位基準(zhǔn)加工孔，再以精度較高的孔作為定位基準(zhǔn)加工外圓，這樣可以保證外圓和孔之間具有較高的同軸度要求。
3.3、對刀點與換刀點的確定
對刀點是數(shù)控加工中刀具相對工件運動的起點。巧妙選擇不僅可以節(jié)省加工過程的執(zhí)行時間，還能減少不必要的刀具損耗和機(jī)床運動部件的磨損。在編程時無論是刀具相對工件移動還是工件相對刀具移動都是把工件看成靜止，刀具在運動。通常把對刀點稱為程序原點啟可以設(shè)在被加工零件上，也可以設(shè)在與零件定位基準(zhǔn)有固定尺寸關(guān)系的夾具上的某一位置。其選擇原則應(yīng)該以找正容易、編程方便、對刀誤差小、加工時方便可靠。多刀加工的機(jī)床編程而設(shè)置的，因為換刀點位置要適當(dāng)，太遠(yuǎn)時調(diào)刀空行程太長，生產(chǎn)效率低汰近則可能在刀具轉(zhuǎn)位時使刀具和工件發(fā)生碰撞。
3.4、切削用量的確定
切削用量包括切削深度、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應(yīng)編入程序單內(nèi)。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時一般以提高生產(chǎn)效率為主但應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本岸精加工和精加工時應(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)據(jù)應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗確定。
4、結(jié)語
現(xiàn)代數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，無論在加工工藝，加工的自動控制，還是在加工設(shè)備與工裝等諸多方面均有所不同。用數(shù)控機(jī)床加工零件比用普通機(jī)床加工零件更應(yīng)重視加工之前的工藝分析。由于零件復(fù)雜多樣，外形輪廓、毛坯材料、大小不盡相同，因此編程人員在擬定零件數(shù)控加工工藝時，應(yīng)進(jìn)行充分、全面的工藝分析，靈活、合理地設(shè)計工藝，向優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的目標(biāo)方向努力。
參考文獻(xiàn)
[1]劉華.數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的研究[D].廣州大學(xué)，2013.
【關(guān)鍵詞】零件 數(shù)控加工 加工工藝
一、數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計
數(shù)控加工工藝路線設(shè)計與通用機(jī)床加工工藝路線設(shè)計的主要區(qū)別，在于它往往不是指從毛坯到成品的整個工藝過程，而僅是幾道數(shù)控加工工序工藝過程的具體描述。因此在工藝路線設(shè)計中一定要注意到，由于數(shù)控加工工序一般都穿插于零件加工的整個工藝過程中，因而要與其它加工工藝銜接好。數(shù)控加工工藝路線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾個問題：
（一）工序的劃分
根據(jù)數(shù)控加工的特點，數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行：
（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容較少的零件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。
（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機(jī)床連續(xù)工作時間的限制（如一道工序在一個工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長會增加出錯與檢索的困難。因此程序不能太長，一道工序的內(nèi)容不能太多。
（3）以加工部位劃分工序。對于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部位分成幾個部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。
（4）以粗、精加工劃分工序。對于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于對粗加工后可能發(fā)生的變形需要進(jìn)行校形，故一般來說，凡要進(jìn)行粗、精加工的過程，都要將工序分開。
（二）順序的安排
順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行：上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮；先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工；以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)；
（三）數(shù)控加工工藝與普通工序的銜接
數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾。因此在熟悉整個加工工藝內(nèi)容的同時，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點，如要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對校形工序的技術(shù)要求；對毛坯的熱處理狀態(tài)等，這樣才能使各工序達(dá)到相互滿足加工需要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交接驗收有依據(jù)。
二、數(shù)控加工工藝的特點及設(shè)計原則
數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝相比較，數(shù)控加工工藝設(shè)計的原則和內(nèi)容在許多方面與普通機(jī)床加工工藝相同。一般說來，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)容復(fù)雜。
（一）加工工藝的特點有兩點
（1）數(shù)控加工工藝的內(nèi)容十分具體、工藝設(shè)計工作相當(dāng)嚴(yán)密。在普通機(jī)床加工時，許多具體的工藝問題如：工藝中各工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀、走刀路線、切削用量選擇等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實踐經(jīng)驗和習(xí)慣自行考慮和決定的，一般無須工藝人員在設(shè)計工藝規(guī)程時進(jìn)行過多的規(guī)定。而在數(shù)控加工時，上述這些具體工藝問題，不僅成為數(shù)控工藝設(shè)計時必須認(rèn)真考慮的內(nèi)容，而且還必須作出正確的選擇并編入加工程序中。
（2）數(shù)控加工的工藝“復(fù)合性”。采用數(shù)控加工后，工件在一次裝夾下能完成鏜、銑、鉸、攻絲等多種加工，而這些加工在傳統(tǒng)工藝方法下需分多道工序才能完成。因此，數(shù)控加工工藝具有復(fù)合性特點，傳統(tǒng)加工工藝下的一道工序在數(shù)控加工工藝中已轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€或幾個工步，這使得零件加工所需的專用夾具數(shù)量大為減少，零件裝夾次數(shù)及周轉(zhuǎn)時間也大大減少了，從而使零件的加工精度和生產(chǎn)效率有了較大的提高。
（二）數(shù)控加工一般應(yīng)遵循以下原則
上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊。以相同的安裝方式或使用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)進(jìn)行，以減少重新定位或換刀所引起的誤差。在同一次安裝中，應(yīng)先進(jìn)行對工件剛性影響比較小的工序，確保工件在足夠剛性條件下逐步加工完畢。這些原則不僅適用于數(shù)控加工，也適用于普通機(jī)加工。除此之外，對于數(shù)控加工，表1列出了一些根據(jù)數(shù)控加工工藝特點而應(yīng)注意的其它原則，在確定加工工序的時候也要引起重視。
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關(guān)鍵詞：非單調(diào)軸類零件；數(shù)控加工；工藝分析
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.049
數(shù)控機(jī)床的使用如今在工業(yè)制造領(lǐng)域已經(jīng)十分廣泛。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些原有的在零件加工工業(yè)上的已經(jīng)得到了妥善的解決。與普通機(jī)床的加工工藝不同，數(shù)控機(jī)床的加工工藝以及加工流程，更加復(fù)雜。本文對非單調(diào)軸類零件展開論述，包括非單調(diào)軸類零件內(nèi)的軸徑外零件，零件的加工工藝，軸類零件加工的難點等等。對數(shù)控編程及加工工藝進(jìn)行分析，總結(jié)數(shù)控機(jī)床工藝路線的特征以及優(yōu)勢，期望對于研究如何提高數(shù)控機(jī)床加工工藝的加工效率具有參考價值。
1 數(shù)控加工中的典型工藝處理方法
（1）根據(jù)數(shù)控加工典型工藝處理方法的要求，為了不產(chǎn)生大量的誤差，往往采取局部分散的標(biāo)注方法，將數(shù)控編程中的源點集中在引注和坐標(biāo)式尺寸之下，零件圖中所有點、線、面直接給出坐標(biāo)尺寸，或者以編程原點為基準(zhǔn)，同一基準(zhǔn)引注尺的尺寸稱為標(biāo)注法，這種標(biāo)注法在數(shù)控編程中便于編程，防止使用特性方面時，由于重復(fù)定位精度及數(shù)控加工精度，而且便于尺寸之g的相互協(xié)調(diào)，當(dāng)零件設(shè)計人員考慮裝配的時候，應(yīng)注意保持設(shè)計、工藝、檢測基準(zhǔn)與編程原點設(shè)置的一致。給數(shù)控加工與工序安排帶來很多不便。這種工藝處理方法既不會產(chǎn)生較大的累積誤差，也不會破壞零件的使用性能，適合在改動局部的時候集中引注或散標(biāo)注法尺寸。（2）兩軸或兩軸以上插補加工時，刀路盡量使用簡單刀路。在兩軸位置增益不相同時，選用0度或是90度方向切削零件。為避免出現(xiàn)輪廓誤差，平行刀路最好選擇較長的邊作為其進(jìn)給方向。對于數(shù)控銑床加工零件，因為不存在輪廓誤差必須使零件的直線輪廓平行或垂直于坐標(biāo)軸，強調(diào)單軸插補加工的物理意義，以提高零件的加工精度。（3）在留精加工余量時注意刀路的材料去除量要均勻，因為突然改變料投入切削量，會對刀具和機(jī)床減小沖擊產(chǎn)生。
2 加工零件圖的工藝分析
本文所舉數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。零件材料采用45鋼，毛坯尺寸為Φ28×60mm，在無熱處理和硬度的要求前提下，對之進(jìn)行數(shù)控的工藝分析。
該零件經(jīng)過加工后，表面的組成包含了圓柱、非圓曲面以及螺紋。表面的精度要求步入直徑尺寸的精度要求那么嚴(yán)格。
3 加工工藝設(shè)計
（1）手工編程加工工藝路線設(shè)計。工步1：裝夾方式采用車削端面的方法，對裝夾棒料外圓柱面進(jìn)行編程。工步2：遵循0-A的軌跡，在左端進(jìn)行車削處理。首先進(jìn)行編程，然后將編程指令輸入加工螺紋，包括外圓車削循環(huán)指令G71以及精車循環(huán)指令C70，螺紋加工采用指令G92等。工步3：車端面夾持Φ24的圓柱，Φ27的圓柱調(diào)頭裝夾，總長57.8mm，左端面保證定位。工步4：在舒服循環(huán)指令和精加工指令后，遵循E-A的加工軌跡，采用55°的外圓車刀進(jìn)行操作，并對加工過程中的刀具的副偏角進(jìn)行干涉。
（2）選擇刀具。外圓車刀具角度要大于30°，根據(jù)工藝分析，尖角應(yīng)經(jīng)過精加工，外圓加工的大小采用車刀做粗的方法，刀片的加工精細(xì)程度決定了刀片的強度，案例中加工刀具使用55°的外圓，使用刀補防止在加工C處產(chǎn)生過切。精加工過程中刀尖圓弧半徑為0.2mm，螺紋加工的刀具加上刀補參數(shù)選擇為螺紋形狀，螺距大小60°切槽刀的刀寬3mm。
4 工藝之間的對比
采取的編程方法不一樣的話，工藝的方法也就會有所不同，以上的兩種方法都有各自好的和壞的一面。該零件在實際加工中采用手工編程加工工件的左端比較方便，程序相對來說比較簡單，對于右端的加工采用自動編程加工效率更高。
5 對非單調(diào)軸類零件進(jìn)行車削加工
由于加工的難度較高，因此在進(jìn)行車削類加工的過程中，如果要達(dá)到工藝的要求，就要采用非單調(diào)類的零件，將其坯料加工到符合一定設(shè)計要求的棒料，加工設(shè)備為具有數(shù)字處理和數(shù)控加工技術(shù)的數(shù)控車床。如圖2。
工藝制定中易出現(xiàn)的幾種問題。問題一：整個手柄曲線按一次精車處理切削量太大，若刀具選擇不當(dāng)導(dǎo)致無法加工，應(yīng)在點A或點C處產(chǎn)生刀具干涉。問題二：整個手柄曲線按G71指令，對附近刀具以及兩圓弧交點進(jìn)行干涉，C處外圓粗循環(huán)切削、G70指令精加工。如無法加工可采用削量加大的方法處理加工工藝。
6 結(jié)語
非單調(diào)軸類零件不容易加工，這時候，數(shù)控工藝就成了加工的關(guān)鍵。但是不同的編程方法產(chǎn)生不同的刀具路徑，零件加工的效率和質(zhì)量和不同編程方法產(chǎn)生的不同刀具路徑緊密相關(guān)，我們可以通過分析工藝方案和編程方法，對其優(yōu)化設(shè)計，以提高加工效率。
關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；孔系；加工工藝
中圖分類號：TG547 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
合理確定數(shù)控加工工藝對實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)的數(shù)控加工具有極為重要的作用。其實在使用通用機(jī)床加工時，許多具體的工藝問題，如工藝中各工步的劃分與安排，刀具的幾何形狀，走刀路線及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實踐經(jīng)驗和習(xí)慣自行考慮和決定的，一般無須工藝人員在設(shè)計工藝規(guī)程時進(jìn)行過多的規(guī)定。而在數(shù)控機(jī)床加工時，上述這些具體工藝問題，不僅成為數(shù)控工藝設(shè)計時必須考慮的內(nèi)容，而且還必須做出正確的選擇并編入加工程序中。根據(jù)數(shù)控加工的特點，正確選擇加工方法和加工對象，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床加工的優(yōu)點，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益是我們在進(jìn)行工藝設(shè)計中必須考慮的一個重要問題。數(shù)控加工工藝的應(yīng)用有很大的靈活性，對同一個加工內(nèi)容，可能有多種工藝方案，必須針對具體問題進(jìn)行具體分析。
1數(shù)控銑床孔系加工常遇問題
1.1機(jī)床自身精度及工藝誤差
數(shù)控機(jī)床之所以有精度誤差是因為機(jī)床存在導(dǎo)軌誤差、工作臺誤差及夾具誤差等。數(shù)控機(jī)床在實際生產(chǎn)過程中由于工藝安排的順序不同，在單位時間內(nèi)所生產(chǎn)出來的合格零件數(shù)量也是有所不同的。不同的工藝安排所需要的費用也不同。然而在工藝設(shè)計過程中就需要根據(jù)零件的精度要求選擇適合精度的數(shù)控機(jī)床及費用較低的工藝設(shè)計。
1.2孔加工時刀具的影響
由于孔加工是對零件內(nèi)表面的加工，所用刀具多為定尺寸刀具，如鉆頭、鉸刀等，在加工過程中，刀具磨損造成的形狀和尺寸的變化會直接影響被加工孔的精度；由于受被加工孔直徑大小的限制，切削速度很難提高，影響加工效率和加工表面質(zhì)量，尤其是在對較小的孔進(jìn)行精密加工時，為達(dá)到所需的速度，必須使用專門的裝置，同時對刀具的性能也提出了很高的要求；刀具的結(jié)構(gòu)受孔的直徑和長度的限制，剛性較差。在加工時，由于軸向力的影響，容易產(chǎn)生彎曲變形和振動，刀具剛性對加工精度的影響就越大；孔加工時，刀具一般是在半封閉的空間工作，切屑排除困難；冷卻液難以進(jìn)入加工區(qū)域，散熱條件不好，切削區(qū)熱量集中，溫度較高，所以刀具的耐用度也影響孔的加工質(zhì)量。
2優(yōu)化方案
2.1提高工藝設(shè)計人員及操作者水平
工藝設(shè)計人員應(yīng)該重視基礎(chǔ)，根據(jù)不同的零件類型，分解出不同的零件要素。通過判斷零件信息，選擇合理的孔系加工路線、孔系加工刀具及刀具的使用順序。根據(jù)數(shù)控銑床的加工精度、裝夾方法和換刀順序等情況進(jìn)行數(shù)控加工工序、工步的歸并與排序，并對不同刀具的切削參數(shù)、工藝參數(shù)進(jìn)行確定。最終編制出合理的加工程序。提高操作者的水平首先應(yīng)該讓操作者有質(zhì)量意識；然后排專人進(jìn)行培訓(xùn)指導(dǎo)，不要怕浪費材料和人工；最后對其進(jìn)行考核。
2.2工藝路線的優(yōu)化
零件的工藝路線是工藝設(shè)計的主要內(nèi)容，它對機(jī)床的使用率、加工精度、刀具的使用數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問題有著直接影響。在保證精度的前提下提高生產(chǎn)率應(yīng)盡量做到工序集中、工藝路線最短、空行程和其他輔助時間最少。其中工序集中主要體現(xiàn)在工件裝夾的次數(shù)，最好是一次定位加工多道工序，這樣就可以減免產(chǎn)生孔間距的誤差；由于有時對同一孔系的加工需要多把刀具，從而使機(jī)床工作臺回轉(zhuǎn)時間變長，即工序是按刀具來進(jìn)行劃分的，所以最好是用同一把刀具加工完成所有能完成的部位后，再使用下一把刀具；對于位置精度要求不高的孔系，可按加工路線最短的原則安排孔的加工順序。對于位置精度要求較高的孔系，則應(yīng)考慮反向間隙對孔系的影響，從而再選擇合理的走刀路線。
2.3編程的優(yōu)化
2.3.1 孔系加工的動作順序
孔系加工的動作順序非常典型，例如鉆孔、鏜孔的動作是由孔位平面定位、沿Z向快速運動到切削的起點、進(jìn)給運動到指定深度、快速退回等組成。當(dāng)一個零件上有很多個相同的孔時，則需要完成數(shù)個相同的順序動作。如果使用基本指令來編寫孔加工的程序?qū)致闊褂每准庸す潭ㄑh(huán)功能指令來編程，只用一個程序段便可完成一個或兩個以上孔的加工，可大大簡化程序的編制，提高了編程效率，簡化了程序。
2.3.2 利用機(jī)床的空運行功能
利用機(jī)床的空運行功能可以驗證走刀軌跡是否正確。當(dāng)程序輸入機(jī)床后，可以裝上刀具或工件，然后按下空運行按鈕，此時主軸不轉(zhuǎn)，工作臺按程序軌跡自動運行，此時便可以發(fā)現(xiàn)刀具是否有可能與工件或夾具相碰。但是，在這種情況下必須要保證裝有工件時，不能裝刀具；裝刀具時，就不能裝工件，否則會發(fā)生碰撞。
2.3.3 坐標(biāo)系、刀補的設(shè)置必須正確
在啟動機(jī)床時，一定要設(shè)置機(jī)床參考點。機(jī)床工作坐標(biāo)系應(yīng)與編程時保持一致，尤其是Z軸方向，如果出錯，銑刀與工件相碰的可能性就非常大。此外，刀具長度補償?shù)脑O(shè)置必須正確，否則，要么是空加工，要么是發(fā)生碰撞。
機(jī)床加工過程中的誤差因素很多，提高機(jī)床加工精度有很強的實踐性，它跟生產(chǎn)條件及生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系，要生產(chǎn)出精度很高的零件比較困難，這就需要工藝設(shè)計人員不斷嘗試，通過積累的工藝數(shù)據(jù)來進(jìn)行驗證，并在以后的生產(chǎn)加工中不斷改進(jìn)技術(shù)，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)的數(shù)控加工。
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