数控加工工艺及在机械模具制造中的应用探析

2021-12-31庞贤学

科技创新与应用 2021年19期

庞贤学

（广西二轻技师学院，广西南宁530000）

随着现代技术的全面发展，各行各业实现了技术突破，保证了整体工作效率。对于机械加工行业来讲，科学合理运用现代技术已经成为发展的趋势，各种数字化技术的应用在机械加工工作中发挥了重要的作用，数控技术就是数字控制技术的一种体现形式，通过对传统行业的技术改进，实现了现代化工业生产与加工，保证了安全与质量。数控技术是现代化制造技术，是符合时代发展的技术形态。其大范围地普及，有着良好的自身优势，操作简便、步骤灵活、安全高效、节能降耗，在实际生产加工中发挥重要功能，具有高度自动化及精确度的特点，使技术实现了全面普及和应用。制造业整体生产效率得到全面提高，通过数控技术实际操作，大大减少了人工操作流程，降低生产工时、减少人力劳动负担，从根本上实现了社会生产劳动的高效集成。只有不断促进数控加工技术进步，才能把人从繁重的劳动中解脱出来，提高产品整体质量，确保生产安全稳定。

1 数控加工工艺优势

1.1 生产效率高

数控加工技术有着良好的自身优势，最为主要的就是全面提升了生产整体效率，因为相关的设备由计算机等数字化技术控制，对于一些传统需要人力来更换的程序，大大减少了一些不必要的环节，提高了数控技术速度，在一些零件互换上也大大提高了加工的速度，使人力解脱出来。复杂曲面加工更是提高了加工的速度，而且保证了质量与安全。

1.2 生产产品的精度高

数控技术主要是由编制好的程序来完成，通过计算机桌面进行整体控制，各种装置转换由数控系统整体完成与控制，实现了复杂步骤的转换。从根本上减少了由于人为操作带来的误差，使加工出来的产品精度更有保障。

1.3 自动化程度高

由于其是计算机操作，使各道工序更加顺畅，减少了人的参与频率，使劳动强度下降。在很多复杂的流程环节中，提高了生产的安全度。数控加工过程大部分是自动完成的，操作者只需装卸工件、更换刀具和试切对刀，就可以进行加工操作了。在实际的生产过程中，也不需要操作人员进行控制，只要做好现场监督与检测就可以。数控机床数字化程度越来越高，其自动化水平符合更多的复杂生产要求。

1.4 适应能力强

数控技术是一整套的流程，对于复杂零件，需要严格进行设计，通过智能化控制能够轻易生产出来，保证了产品的形状与大小。如果需要更换品种，则要更换数据就可以实现，数控系统运行状况适应能力更强，有效拓宽数控车加工技术应用范围，使加工范围也更加广泛，适用于各种部件的加工与生产。

2 数控加工工艺原则

2.1 先上后下原则

加工生产过程中，需要严格进行设计程序，使上道工序加工不能影响下一道工序定位与夹紧，保证持续性生产加工，避免出现生产问题，保证生产安全。

2.2 先内后外原则

数控加工需要严格整体流程，才能确保产品加工的时间，节省更多的劳动成本，在进行加工时，需要对零件加工流程做好设计，要先进行内部的部分，然后再对零件外形做好修整，保证整体加工顺利完成。

2.3 连续性加工原则

数控车床加工要形成连续性，保证加工的质量，进行加工过程中，不能频频换刀，要根据各种部件的加工程序，做好刀具的应用，使用相同安装方法或使用同一把刀具加工零件，最好是一次性完成，保证加工的连续进行，减少由于重新定位或者换刀形成不必要的误差，影响到产品质量。

3 数控加工工艺技术

3.1 零件图分析

数控车床加工前，需要全面明确图纸设计的要求，把握好要加工的部件具体情况，要充分对加工工件零件图做好详细的分析。要根据所加工的部件，对照分析零件图所画轮廓是否符合加工部件的形状，保证形状正确后，再对相关的标记尺寸进行核对，确保相关部件加工后与所画零件图一致，要保证数据清晰准确，才能加工出符合要求的精密部件。根据加工的要件，全面选择使用的材料，要对工件材料做好参数分析，全面确定尺寸公差、材料表面粗糙度，精准把握好尺寸精度，对下一步选择使用刀具提供基础。刀具的选择、切削用量要以部件加工具体实际为准，确保加工速度与质量。根据设计要点，设计好刀具走线，最终以零件图形状位置公差，有效确定加工基准及装夹方案，确保加工部件质量，保证生产连续性。

3.2 设计加工方案和走刀路线

数控车床加工工艺要严格周密做好设计，只有充分考虑到各方面的影响，才能保证实用性，加工方案要全方位做好规划，使零件尺寸、材料及形状均符合加工要求，充分做好加工方案的设计。一要先进行粗加工后再进行精加工。根据零件大小选择毛坯，对多余的量进行粗加工，使零件基本成形后再精加工，要科学合理控制好程序流程。二是要先加工距离刀近的位置再加工远的位置。要在方案中明确设计好路径，通过先近后远的加工顺序，减少短刀走线距离，避免出现空刀情况。三是先加工零件内部后加工零件外部。进行加工过程中，要全面把握好零件内外部情况，先对内部不易去除铁屑和不易散热的部分进行加工，然后再进行外部形状的加工，提高生产效率与精度，保证产品质量。四要使用简单加工方案。在保证进度与质量前提下，做好流程的控制，减少不必要的操作，提高整体生产效率，减少人为干预。五是选择走刀线路要科学合理。进行选择时，要根据加工部件的情况，做好刀具的合理安排，尽可能选择最短线路，提高生产加工的效率，对能够一次加工完成的部件，要一次性进行加工，避免空刀，保证零件精度和表面粗糙度。

3.3 划分工序

工序是保证效率的关键，要科学做好整体划分，把握好各道流程，充分掌握工序集中和工序分散原则进行划分，确保工序合理安排。工序集中原则主要在是进行部件的加工过程中，一次装夹可对多个表面进行加工，既节省了时间，同时也能够保证加工的质量，避免出现因多次换刀产生误差。工序分散原则是在进行数控车床技术操作时，要合理划分出分散工序，这类工序一般不对设备产生影响，可以通过分类加工的方式进行分组加工，合理协调好刀具、切削量、走刀线路及粗精加工流程，减少不必要的空走刀现象，提高生产整体效能。

3.4 确定切削用量

数控车床加工要全面严格流程，保证切削用量科学合理。切削用量包括切削速度、进给量及背吃刀量等内容，要充分把握好各种影响要素，提升整体加工速度。切削用量受到被加工材料、切削环境条件等的影响较大，要根据不同的速度做好科学选择，提高切削速度。而速度则受到刀具直径的影响，选用刀具直径大，则对车床刚性影响就越大，如果选择较快切削速度，则会对车床产生磨损。随着切削深度增大将减少走刀次数，缩短走刀时间，此时生产效率就会大大提高。进给量的确定也需要根据生产条件来决定，以加工精度判断进给量，根据加工时效调整好进给量是操作的要点。对切削深孔的部件，一般都会存在排屑困难的现象，此时则要降低进给量，才能提高加工速度。背吃刀量和侧吃刀量如果一致，可减少加工的进度次数，缩短切削时间。

3.5 确定定位和装夹方案

数控加工技术中的定位和装夹至关重要，要全面把握好标准，根据不同的部件情况、环境因素制定出加工零件定位和装夹的整体实现方案。要全面保证定位，装夹过程中需要严格装夹夹具，以加工零件批量多少来确定多少。而对于批量生产的部件，则要以专业夹具为主，保证生产的连续性与稳定性。一般情况下，企业要想提高生产效率，则会利用简单夹具。虎钳夹具和压板夹具是最为主要的两种，虎钳夹具对生产的精度要求高，适合生产精密部件；板式夹具则对精度要求不高，适合加工成本低周期短的部件。

3.6 确定刀具选择

数控车床技术工艺是否科学，与刀具有着最为直接的关联，要全面对刀具进行选择，才能保证加工的质量。可以说，数控操作中的刀具是生产必不可少的基本工具，刚性强、质量好、抗磨抗损能力强的刀具，可以全面保证产品质量。有效把握好加工刀具寿命，是减少成本、提高质量的关键点，刀具主要在日常使用中受被加工工件尺寸、粗糙度、热量等要素影响较大，因此要对不同的部件材料与热度进行分析，合理使用刀具。

4 数控加工技术的应用特征与价值

4.1 应用特征

数控加工技术主要依托了当代最为先进的科技力量，通过科技带动了技术的提升，其应用特征：一是高度的自动化。通过全面自动化、智能化控制，解放了人力劳动，其精度更高；二是高度集中化。数控机床可以把多层次劳动简便化。通过将工序的集中全面减少不必要的加工时间，解决了时间成本问题；三是高度柔性化。能够通过数据调整，加工各种不同的部件，保证了复杂部件的加工与生产。

4.2 应用价值

以往的加工单位和企业一般会在接收模具订单后，就需要全面投入研发，做好加工生产的准备，使各道工序符合加工生产进程需求，通过加紧投入解决好较多复杂的工序。引进了数控技术以后，则全面提高了生产的整体效率，各种设计只需输入编码就能够得到设计的三维图像，对相关的产品进行修订，合理后就可以进行批量生产了，保证了机械模具制造更加智能，全面实现产品优质保量。利用数字加工技术能让模具以规范的路线行刀，避免出现人为损坏模具，全面提升了市场竞争力。

5 数控加工技术在机械模具制造中的应用

5.1 数控加工技术在模具分类环节应用

机械模具制造要把握好几个工序，为了保证工序合理性，就要全面进行模具制造人工的处理，使模具在使用前就形成科学的分类，通过不同的类别选择使用不同的数控机床，生产前一定要做好构图、图纸数字化处理、编码、输入等数据的提取，以此建模，为其他辅助工作节省更多的生产加工时间，通过科学合理划分模具生产工序，提高生产的整体效率。把需要制作的模具分配到各机床，规划好运行的时间工序，就保证了加工的速度与质量，避免一件一模地寻求适合机床，充分展现了数控机床优势，保证了生产的连续性、安全性。

5.2 改进数控技术提升机械模具制造质量及效率

数控加工技术是在电子信息技术基础上实现的，是对机床自动化、智能化的提升，只有全面把握好电子技术，才能推进数控机床技术创新，从而实现整模具制造。我国在科技与电子互联网技术上不断增加投入，提高了国际化应用能力水平，有效改进了数控技术在模具制造中的科技含量，使数控技术能够挑战更加复杂的加工与生产任务。

5.3 优化加工程序提升机械模具制造质量及效率

数控加工就是以最短路线对模具进行最快加工，全面减少空刀行程，进一步提高了加工的整体速度，全面降低了刀损，使企业效益更加良好，这是符合市场规律的。模具编制加工程序时会有“回零”操作，为了保证“回零”合理化，要充分设计好前后两刀间时间，保证尽量短、尽量快，使回零路线更加科学合理。同时，也需要对起刀点、换刀点、特殊进给路线进行时间上的编排，全面提高模具制造效率。

5.4 利用数控加工技术加强机械模具的工艺规划

模具加工企业要想快速实现生产，则要提升工艺设计水平，通过更加科学的工艺规划，使机械模具订单快速完成。同轴孔加工要减少换刀次数，最好不换刀，保持模具固定才能提高精度，对距离刀具近的加工部位要优先，平面工序完成后再对其他工序进行布置，使工序更加科学合理。

5.5 利用数控加工技术完成机械模具数控编程

要想实现数控加工技术转化，就要用到编码，越是复杂的加工则编码越复杂，机械模具制造柔性特征直接增加了编程工作量，随着G代码的发展，更优化、更灵活的CAM编程软件得到了广泛发展，提高了编码速度与质量。CAM编程软件实现了人机交互，能够分析人工模具影响因素；CAM将模具几何特征作参考，快速生成编码，使用过程中，只要把模具材料特征与几何参数逐次输入电脑，就能够求得相关的列表，这样就能够确定走刀路线。