談數控加工的工藝制定

摘要：現代機械制造業中，數控切削加工已逐漸替代傳統切削加工。結合多年的教學和實踐經驗，筆者對數控切削中材料的選擇、加工工藝方案的制定、切削刀具與切削用量的選擇、數控編程等方面進行了分析。

關鍵詞：數控切削 加工工藝制定 選擇分析

數控加工是指在數控機床上進行的切削加工。數控機床是一種高效率的自動化設備，其效率高于普通機床的2～3倍。要充分發揮數控機床的這一特點，必須熟練掌握其性能、特點、使用操作方法，正確地確定加工方案。對于不同零件、不同規模的加工，選擇的方案是有所不同的。選擇經濟、合理的工藝方案，確定合理的切削工藝，是數控加工的關鍵。制定數控加工工藝時，應對以下各方面進行分析：

一、切削材料的選擇

材料的選擇與分析，決定切削加工中各工序的制定、熱處理的安排、切削參數的選定以及加工質量的好壞等。材料選擇應遵循的綜合原則是：首先滿足零件的使用性能要求，同時兼顧金屬材料的工藝性和經濟性。一般來說，對于形狀復雜、尺寸精度要求高的零件，應選擇塑性材料；承受負荷大的零件，應選擇高強度材料；承受摩擦和磨損的零件，應選擇高硬度、耐磨性材料；承受沖擊負荷大的零件，應選擇高韌性材料。在具體選擇材料時，需要根據實際情況綜合做出判斷。

二、加工對象

（1）分析零件輪廓的幾何條件。在數控切削加工中需要手工編程時，要計算每個節點坐標；在自動編程時，要對構成零件輪廓所有幾何元素進行定義。分析零件圖時應注意以下方面：零件圖上是否有漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響零件輪廓的構成；零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標注不清，使編程無法下手；零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數學處理困難。

（2）分析形狀和位置精度的要求。零件圖樣上給定的形狀和位置公差，是保證零件形位精度的重要依據。加工時，要按照其要求，確定零件的定位基準和測量基準，還可以根據數控機床的特殊需要進行一些技術性處理，以便有效地控制零件的形狀和位置精度。

（3）分析尺寸精度要求。在該項分析過程中，還可以同時進行一些尺寸的換算，如增量尺寸與絕對尺寸及尺寸鏈計算等。例如，在利用數控車床車削零件時，常常對零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值，作為編程的尺寸依據，以保證尺寸要求。

（4）分析表面粗糙度要求。表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，是零件后續配合使用精度的關鍵，也是合理選擇數控機床、刀具及確定切削用量的依據。

（5）分析熱處理要求。零件圖樣上給定的材料與熱處理要求，是確定零件熱處理工藝安排、選擇切削刀具、數控機床型號、確定切削用量的重要依據。

三、工件的裝夾方式與設計夾具

根據已確定的工件加工部位、定位基準和夾緊要求，選用或設計夾具。例如，在切削薄壁零件時，因薄壁零件壁薄、剛性差，裝夾時易產生變形，為保證薄壁零件的切削加工精度，必須合理選用夾具。但是，通常情況下的夾具都不能滿足加工要求。為此，在加工薄壁零件時，就應設計專用夾具。

四、加工方案

在數控機床加工過程中，由于加工對象復雜多樣，特別是輪廓曲線的外形及位置千變萬化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，對具體零件制定加工方案時，應該進行具體分析和區別對待，靈活處理。制定加工方案時，一般應遵循的原則是：先粗后精，先近后遠，先內后外，程序段最少，走刀路線最短。

五、切削刀具

數控切削刀具的合理選擇，直接關系到切削質量的好壞。俗話說“三分技術七分刀具”，就是這個道理。刀具選擇時，必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點；必須有穩定的切削性能，能夠承受較高的切削速度；必須能較穩定地斷屑，能快速更換且能保證較高的換刀精度。

六、切削參數

數控切削編程時，必須確定每道工序的切削用量參數。選擇切削用量時，一定要充分考慮影響切削的各種因素，如機床、工具、刀具及工件的剛性等。一般情況下，切削參數的分析主要是指以下方面：切削速度快慢直接影響切削效率；切削深度主要受機床剛度的制約，在機床剛度允許的情況下，切削深度應盡可能大；主軸轉速要根據機床和刀具允許的切削速度來確定。

七、編寫加工程序

編寫數控加工程序時，首先要對編程原點進行分析；其次，選擇走刀路線時，加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度。另外，應使數控程序具有良好的可讀性、可修改性。

（作者單位：山東輕工業學院、濟南市技師學院）