数控加工工艺的设计过程确定

张少敏

摘要：数控加工工艺的设计，决定着零件能否在数控机床上顺利进行加工，最终达到合格的技术结果，是加工的第一道门槛儿。因此选择适合的设备、适当的切削要素和合理的加工路线等，是设计过程的根本。合理的设计过程使整个加工做到有的放矢，从而提高生产效率。

关键词：加工工艺；设计过程；审查；分析；原则；选择；确定

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）39-0115-02

随着科学技术的发展，先进的技术设备不断在机加工领域得到广泛的应用，推动着先进生产力的不断变革和更新，特别是数控技术的应用起到了不可取代的作用。它为各种复杂的加工技术和精度以及多样性提供了可能性。因此，从事数控专业者掌握数控技术的加工工艺设计过程，是做好切削加工的关键一步。下面就对设计过程的确定进行浅析和探讨。

一、设计数控加工工艺前的准备

1.选择并确定被加工对象是否适合数控加工。对于普通机床难加工或无法加工，或者质量那以保证的，并且在普通机床上加工生产效率低劳动强度大的，优先选择进行数控加工。比如：（1）精度要求较高的回转体零件。（2）表面粗糙度值小的零件。（3）表面形状复杂的回转体零件。（4）带特殊螺纹的回转体零件。但数控车床不适宜车削装夹困难的零件和车削加工很不稳定的零件。

2.对被加工零件图纸进行数控加工工艺分析。首先，要审查与分析零件图中构成的几何元素是否充分。因为在自动变成编程时，要对构成轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每一个点的坐标，无论哪一点不明确或者不确定，编程都无法进行。其次，审查与分析定位基准的可靠性。数控加工工艺特别强调用同一个基准定位，否则很难保证两次定位安装加工后两个面上的轮廓位置及尺寸协调。所以，如零件本身有合适的孔，最好就用它做定位基准孔。再次，要审查与分析零件图中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点。对数控加工来讲，最倾向于同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法，即便与编程，也便于尺寸之间的相互协调。由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多考虑装配等实用性能，而不得不采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排与数控加工带来诸多不便。最后，审查与分析零件所要求的加工精度、尺寸公差是否可以得到保证尽管数控机床比普通机床精度高，但在加工过程中也会遇到受力变形的干扰，特别是对于薄壁件、刚性差的零件，一定要注意被加工部位的刚性。

3.零件毛坯的工艺分析和进给路线的安排。数控车削加工工序的划分方法有：（1）按安装次数划分工序。（2）按加工部位划分工序。（3）按所有刀具划分工序。加工顺序的安排原则是：（1）先粗后精的原则。（2）先近后远的原则。（3）内外交叉的原则。（4）基面先行的原则。（5）同一把刀连续加工原则。

选择正确的进给路线，要首先根据已定工步顺序确定各表面加工进给路线的顺序，寻求最短的加工路线来提高工作效率。选择在加工时工件变形最小的路线，对横截面小的细长工件或薄壁零件应采用多次走刀，采用对称去余量法安排进给路线。同时应注意的问题是，在安排一刀或多刀的精加工进给路线时，工件的完工轮廓应由最后一刀连续加工而成，正确选择切入、切出及接刀点的位置，巧用切刀点。

二、数控机床的类型选择

不同类型的零件应在不同的数控机床上加工，要根据零件的形状和使用特征选择机床。数控车床适于加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂曲线回转形成的轮廓。数控立式镗铣床和立式加工中心适于加工箱体类零件和平面凸轮类零件，以及样板和形状复杂的平面或立体零件的内外型腔。数控卧式镗铣床和卧式加工中心适于加工各种复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等零件。多坐标联动的卧式加工中心还可用于加工各种复杂的曲线、叶轮、模具等零件。

三、加工方法的选择与加工方案的确定

1.加工表面的加工精度和表面粗糙度能否达到标准要以加工方法的选择原则为前提。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。例如，对于IT8级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削和铰削而不采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰削，当孔径较大时则选择。

2.加工余量的选择。其选择应按以下原则进行：（1）采用最小加工余量原则，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。（2）应有充分的加工余量，特别是最后的工序。加工余量应能保证达到工件图样上所规定的要求。

3.加工方案确定的原则。零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。确定方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰时，则精铰前通常要经过钻孔、扩孔、和粗铰孔等加工。

四、对刀点与换刀点的确定

对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。巧妙选择不仅可以节省加工过程的执行时间，还能减少不必要的刀具损耗和机床运动部件的磨损。在编程时无论是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都是把工件看成静止，刀具在运动。通常把对刀点称为程序原点，它可以设在被加工零件上，也可以设在与零件定位基准有固定尺寸关系的夹具上的某一位置。其选择原则应该以找正容易、编程方便、对刀误差小、加工时方便可靠。多刀加工的机床编程而设置的，因为换刀点位置要适当，太远时调刀空行程太长，生产效率低；太近则可能在刀具转位时，使刀具和工件发生碰撞。

五、切削用量的确定

切削用量包括切削深度、主轴转速、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。

合理选择切削用量的原则是：粗加工时一般以提高生产效率为主，但应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数据应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验确定。

六、数控加工的技术文件编程

编写数控加工技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。是数控加工的重要步骤。用数控机床对零件进行加工时，首先对零件进行工艺分析，以确定加工方法、加工路线、正确的选择数控机床刀具和装夹方法；然后，按照加工工艺要求，根据所用数控机床的指令代码及程序格式，将刀具的运动轨迹、位移量、切削参数及辅助动作（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）编写成加工程序单，传送或输入到数控装置中，从而驱动机床加工零件。

数控车床的加工工艺是指令性文件，加工程序相对普通机床有较大区别，设计者应根据生产实践中总结出来的一些综合性工艺原则，结合实际生产条件，提出几种方案，通过对比分析，从中选取最佳方案，让数控加工发挥它的更大优势，为人们带来丰硕的价值。

参考文献：

[1]张梦欣.数控加工工艺学[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.endprint