王全智 魏潤(rùn)芬

摘要：在以數(shù)控機(jī)床等為代表的自動(dòng)化機(jī)床的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)床向自動(dòng)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(dòng)化程度高等特點(diǎn)，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(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性工藝方案確定。本文就數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)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(jì);編程

1數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)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(wú)法實(shí)現(xiàn)的特殊功能，它具有如下特點(diǎn)：

通用性強(qiáng)。在數(shù)控機(jī)床上加工工件時(shí)，一般不需要復(fù)雜的工藝裝備，生產(chǎn)準(zhǔn)備簡(jiǎn)單。

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(dòng)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(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床上可以實(shí)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(qiáng)力切削，有效地節(jié)省機(jī)動(dòng)時(shí)間，還具有自動(dòng)變速、自動(dòng)換刀、自動(dòng)交換工件和其他輔助操作自動(dòng)化等功能，使輔助時(shí)間縮短，而且無(wú)需工序間的檢測(cè)和測(cè)量。

自動(dòng)化程度高。除裝卸零件、安裝穿孔帶或操作鍵盤(pán)、觀察機(jī)床運(yùn)行之外，其他的機(jī)床動(dòng)作直至加工完畢，都是自動(dòng)連續(xù)完成。

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?cái)?shù)控加工工藝設(shè)計(jì)

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(guò)于集中會(huì)增加設(shè)備的負(fù)擔(dān)，同時(shí)加工工序過(guò)長(zhǎng)，加工出錯(cuò)率也會(huì)增加，因此需要根據(jù)實(shí)際情況酌情確定加工工序的集中與分散程度。同時(shí)將粗、精工件加工分開(kāi)，對(duì)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(huì)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(wú)用加工工序;

⑤對(duì)于有特殊要求的工件要進(jìn)行單獨(dú)工序安排，如經(jīng)過(guò)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(lái)考慮，重點(diǎn)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(jì)

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(guò)程中，刀具按照預(yù)定的編程程序運(yùn)動(dòng)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(duì)于數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)具有重要的意義。為了保證設(shè)計(jì)的走刀路線與實(shí)際走刀路線的契合度，在確定走刀路線時(shí)應(yīng)該作出工序簡(jiǎn)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(shí)應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn)：

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(shí)間，從而在最短時(shí)間內(nèi)加工出最多的工件;

②在選擇走刀路線時(shí)，盡可能選擇對(duì)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(shí)應(yīng)該避免在工件輪廓表面上直接進(jìn)行，應(yīng)該避開(kāi)工件的輪廓面，從而有效降低刀具對(duì)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(shí)應(yīng)該堅(jiān)持以下原則：

①力求夾具設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)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(duì)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(duì)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(guò)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(kāi)敞，不能夠與刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡相干涉;

⑤當(dāng)零件加工批量小時(shí)，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(shí)，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(jiǎn)單的夾具。

⑦當(dāng)工件批量較大，有條件時(shí)，應(yīng)采用氣動(dòng)、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(hào)和該刀具所要加工的內(nèi)容應(yīng)列表記錄下來(lái)，供編程時(shí)使用.

3.4確定對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)就是刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，常常把對(duì)刀點(diǎn)稱為程序原點(diǎn)，其選擇原則如下：

①找正容易;②編程方便③對(duì)刀誤差小;④加工時(shí)檢查方便、可靠。為防止換刀時(shí)碰傷零件或夾具，換刀點(diǎn)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(duì)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(shuō)明書(shū)和切削用量選擇原則，結(jié)合實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)來(lái)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(jì)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(shí)在加工方案確定過(guò)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(shí)，要準(zhǔn)確找出刀具的對(duì)刀點(diǎn)、起刀點(diǎn)，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(mén)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(guò)軟件轉(zhuǎn)化為加工程序。

4.4編寫(xiě)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(xiě)以及程序格式不相同，如德國(guó)西門(mén)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(yǔ)言的編寫(xiě)，并且在程序語(yǔ)言編寫(xiě)完成后認(rèn)真檢查程序指令、格式是否存在錯(cuò)誤，及時(shí)檢查出錯(cuò)誤并進(jìn)行修改，避免因?yàn)榫幊虇?wèn)題對(duì)于數(shù)控機(jī)床加工造成的不利影響。

5結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床自動(dòng)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(méi)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(gè)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。

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