基于数控加工下工艺设计原则及方法探讨

2021-12-25林茂兴

南方农机 2021年3期

林茂兴

（福建省南平市农业学校，福建南平 354200）

实际上，数控加工以及相应的工艺设计关乎到众多技术种类，整体的控制逻辑是由计算机设备来进行编程，然后根据预期设定的逻辑标准来控制机械设备的转动以及移动，这样就能够完成整个加工过程。目前在数控加工工艺设计中比较容易出现问题的是设计方案和编程方面的逻辑漏洞，以及机械加工设备存在一定的误差，这样都有可能导致整体加工精度不达标。因此，就需要深入研究相应的工艺设计原则。

1 数控加工工艺概述

相比于传统的零部件加工来说，使用数控加工方式能够有效提高工件的精细程度。目前，越来越多的工程实践领域中都开始使用数控机床来对零件进行加工，整体效率很高。但是由于技术的不断发展以及应用场合的要求越来越高，对相应的数控加工工艺严密性要求也已经发生了一定的变化。相应的技术人员需要按照需要加工的标准来设置特定的控制指令，这些控制指令下达到数控机床，也就能够进一步控制切割工具的移动，最终完成了整个切割过程。数控加工工艺本质上能够提高整体的加工工艺度水平，但是由于众多因素的影响，也有可能导致这些零部件在加工过程中出现刀具的偏移，最终造成零部件加工失败。数控加工工艺整个流程也是比较复杂的，涉及面比较广，特别是所应用的一些特殊工序具有一定的要求和标准。例如在现有的装夹工序中，要能够尽量降低整体误差。

2 数控加工工艺设计原则

2.1 划分工序原则

在确定数控加工工艺设计时，首先一个十分重要的环节就是需要理清零部件材料的具体情况，以及最终的加工标准。这样就能够有效划分加工工序，所得到的加工工序种类也比较多。一般来说，不同的零部件加工往往也需要选择特定的加工工序，以便进行相应的设计。在加工零部件时，首先进行粗加工，得到相应的形状，然后再进行细加工，细加工过程往往耗时比较久，通常需要对某一特定的数据标准进行精确的计算以及核对，最终才能够完成整个加工过程。除此之外，在对零部件进行安装时，要求也比较高，一定要做好零部件之间的配合，要有效避免零部件可能出现的碰撞情况。每一个工序都需要逐项进行，只有完成了前一个工序之后，才能够接下来进行下一个工序[1]。

2.2 设计工艺原则

特别是在一些比较复杂的零部件加工过程中，都需要将一次加工和集中定位结合在一起，一些复杂的工件由很多零部件组合形成。这些零部件都需要满足相应的加工标准，必须在误差允许的范围内才能够使用。只有每一个零部件的标准都满足要求，同时也按照正确的流程来进行组装，最终工件才能够达到预期的质量标准。在对零部件进行加工时，要尽量确保零部件一次成型，这是因为如果进行二次加工，很有可能会导致零部件的误差增大。对于加工设备的精度方面，很大程度上受到控制策略的影响，相应的技术人员也要更多的考虑到实际加工过程的具体情况，有效设置好相应的加工精度，更好地满足零部件加工的基本要求。首先应当要深度切割零部件，然后使用粗加工过程来进行处理。接下来再进行半精度加工，这一过程往往能够提高工件的整体精度水平，为了后期投入使用，最终就是进行精加工。在数控加工工艺中，要掌握先近后远的原则，在零部件和刀口距离选择方面更加慎重。数控加工过程也要着重做好降温设计，工具切削过程中往往会伴随着很大的热量释放，这些热量很有可能因为急剧增加而导致零部件性能结构出现问题。因此，为了提高加工精度，可以通过一些设备来进行散热，例如通过持续加水的方式来降温，这样能够更好确保整个数控加工过程的稳定性。

2.3 构建模型

在很多高标准的数控加工过程中，首先应根据具体零件确定出相应的三维立体模型，划分出圆的直径以及轴的交角参数，然后创建出齿轮的实体模型。这样就使得更多的零件参数被细化，这也有利于通过数控编程的方式来切削零件。等到绘制完齿轮圆之后，需要进一步设置合适的角度值，这样能够得到更加标准的横截面。对于仿真模型创建过程，要考虑到整个数控加工系统以及仿真模型的联系性，对一些零件进行深度加工。在具体的加工过程中，也并不是要完全按照预期设定的标准来进行，也可以根据具体的加工过程来实现对零件加工的细节微调，使得零件的整体尺寸和大小更加标准。数控加工过程中要确定好加工路线，选取合适的材料进行处理。一般来说，目前使用高温淬火技术比较多，这种技术能够实现对零部件的热处理，那么也就避免了由于热胀冷缩效应而导致零部件变形的情况。针对一部分厚度比较薄的零部件来说，对整体的加工过程精细化程度比较高，也要有效地考虑到很有可能出现零部件变形的情况。对于厚度相对比较厚的零部件来进行加工，这种零部件变形的情况相对比较少，但是也需要避免由于刀具的误触碰而导致出现变形的情况。

3 数控加工工艺的特点分析

3.1 基本特征

相比于其他类型的加工技术来说，数控加工技术显得智能化程度很高，很多加工工序相对来说都比较集中，能够完全按照计算机设定好的流程来进行加工。然后刀具等设备直接按照指令运行，不再需要人工操作。这也体现出了较强的自动化程度，有利于实现批量生产。因此在前期规划时，就应当要格外慎重，这样才能够避免因为编程问题导致数控加工过程出现紊乱，直接造成加工工件报废，带来的损失比较大。目前针对数控加工编程方面，也已经形成了比较系统的编程体系，能够有效地按照一些规范来实现编程操作[2]。很多数控机床厂家已经设定好了编程规范，只需要按照规范使用语言即可。有经验的数控机床操作人员会在每次完成编程之后仔细校对，这样能有效地找出可能存在的一些问题。要科学进行方案设计，使得数控程序更加规范，避免因为不规范的编程方法导致出现逻辑混乱的情况。

3.2 优化原则

在已经确定了加工标准之后，编程阶段也需要耗费较长的时间。通常来说，编程往往都是重中之重，这一过程直接会确定机床的整个运行轨迹。要掌握的原则是要尽量减少刀具的运动次数，缩小加工量。在粗加工之后，往往都会给零部件带来一些变形，因此就需要进行精加工，以此来减小加工精度。先粗后精是目前数控加工领域中十分常见的，需要根据具体的零部件结构以及特征来进行优化。走刀要先近后远，确保整个走刀的路径是最优的，尽量减少刀具的使用。距离刀口在物理距离上比较近的区域，一般都需要优先进行加工，距离位置比较远的需要进行后加工，这样能够有效地提高加工效率。并且整个过程显得更加简洁可控，有利于针对不同的零部件进行优化。通过优先切割零部件的表面，然后再进行孔内切割，能够更加符合很多零部件的特性，减少出现切割失误的可能性[3]。在前期调整数控加工程序时，可以根据具体的切割过程来进行优化，不断进行调试，以此来接近最优切割方案。

3.3 一次定位

一次定位也是在数控加工过程中十分重要的。能够提高数控加工的整体效率，显得更加高效，同时也有利于降低占地面积，缩短加工时间。因此在最初的方案设计阶段，就需要更好提高整个加工效率，在一个数控加工周期内更好减少工具的使用次数，也有利于降低加工成本。所装载的刀具要确保处于正常工作状态，特别是一些刀具在经过长期的使用之后，很有可能会出现磨损的情况，因此需要及时进行校核，更换不达标的刀具。零件要避免在多个数控机床之间更换，这样有利于降低加工误差。同时也要注重进一步加强针对数控机床操作工人的技能培训，使他们能够掌握更加扎实的工作素养，这样将有利于减少一些工作失误的可能性。

3.4 完善加工流程

在未来的发展进程中，需要进一步完善已有的数控机床加工工艺流程，技术需要不断提升，采用更加先进的技术设备，这样能够提高工作效率，特别是一些优质的数控机床，如今加工精度不断提高，可靠性也在不断增强的过程中，因此也需要针对不同类型的数控机床，制定特定的加工流程标准，这样才能够更好地满足工程实践的需求。加工流程要严格遵循技术加工规范的相关标准，特别是要根据加工零部件的需求来制定，同时应当保持灵活的策略，要能够针对具体的情况来进行积极调整，这样才能够更好地提高整个加工过程的精度和准确度，要尽量减少可能出现损坏零部件的情况，加工流程也应当考虑到整个加工过程的具体进行状况，特别是操作工人的实际素养，针对一些常见的错误，可以从数控机床软件编程的角度来进行约束，设置一定的保护逻辑功能，这样即使出现了一些常见的编程错误也能够从软件保护的角度来进行处理，更好地提高了软件编程的智能化程度，有利于减少编程错误的情况出现[4]。目前，我国数控加工技术工艺不断提升，已经逐渐赶超世界一些先进技术水平，但是总体来说，国内的数控加工技术还有很多地方需要改进，还需要在未来的发展进程中持续加大技术研发的投入，掌握更多的核心技术，不断提高数控加工的可靠性和精准度，这样才能够在一些重要技术上，摆脱受制于人的局面。整个数控加工过程的供应链以及相应的技术流程都需要进行特定的优化，这样才能够更好地发挥出一些先进技术的优势，实现长久发展。