數(shù)控機床加工過程優(yōu)化方法探析

曲延龍

（寧夏產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所 寧夏 銀川 750001）

0 引言

數(shù)控加工工藝性涉及到數(shù)控機床， 在數(shù)控機床上加工零件時，一般有兩種情況。第一種情況，有零件圖樣和毛坯，要選擇適合加工該零件的數(shù)控機床。第二種情況，已經(jīng)有了數(shù)控機床，要選擇適合在該機床上加工的零件。 無論哪種情況，考慮的因素主要有，毛坯的材料和種類、零件輪廓形狀復雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量、熱處理要求等。

1 數(shù)控加工零件工藝性分析

1.1 圖樣上尺寸數(shù)據(jù)的給出應符合編程方便的原則

1.1.1 零件圖上尺寸標注方法應適應數(shù)控加工的特點

在數(shù)控加工零件圖上，應以同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設計基準、工藝基準、檢測基準與編程原點設置的一致性方面帶來很大方便。由于零件設計人員一般在尺寸標注中較多地考慮裝配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的標注方法，這樣就會給工序安排與數(shù)控加工帶來許多不便。 由于數(shù)控加工精度和重復定位精度都很高，不會因產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的分散標注法改為同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸的標注法。

1.1.2 零件輪廓的幾何元素的條件應充分，在手工編程時要計算基點或節(jié)點坐標

在自動編程時，要對構成零件輪廓的所有幾何元素進行定義。 因此在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。 如圓弧與直線，圓弧與圓弧在圖樣上相切，但根據(jù)圖上給出的尺寸，在計算相切條件時，變成了相交或相離狀態(tài)。 由于構成零件幾何元素條件的不充分，使編程時無法下手。 遇到這種情況時，應與零件設計者協(xié)商解決。

1.2 各加工部位的結構工藝性應符合數(shù)控加工的特點

1.2.1 零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸。這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，使編程方便，生產(chǎn)效益提高。

1.2.2 內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應過小。 零件工藝性的好壞與被加工輪廓的高低、轉(zhuǎn)接圓弧半徑的大小等有關。

1.2.3 零件銑削底平面時，槽底圓角半徑r 不應過大。

1.2.4 應采用統(tǒng)一的基準定位。在數(shù)控加工中，若沒有統(tǒng)一基準定位，會因工件的重新安裝而導致加工后的兩個面上輪廓位置及尺寸不協(xié)調(diào)。 因此要避免上述問題的產(chǎn)生，保證兩次裝夾加工后其相對位置的準確性，應采用統(tǒng)一的基準定位。

1.2.5 零件上最好有合適的孔作為定位基準孔，若沒有，要設置工藝孔作為定位基準孔（如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續(xù)工序要銑去的余量上設置工藝孔）。若無法制出工藝孔時，最起碼也要用經(jīng)過精加工的表面作為統(tǒng)一基準，以減少兩次裝夾產(chǎn)生的誤差。

2 加工方法的選擇與加工方案的確定

2.1 加工方法的選擇

加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。 由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。

2.2 加工方案確定的原則

2.2.1 零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。

2.2.2 確定加工方案時，首先應根據(jù)主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法。

2.3 工序與工步的劃分

2.3.1 工序的劃分

在數(shù)控機床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。 首先應根據(jù)零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺數(shù)控機床上完成整個零件的加工工作，若不能則應決定其中哪一部分在數(shù)控機床上加工，哪一部分在其他機床上加工，即對零件的加工工序進行劃分。

2.3.2 工步的劃分

（1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進行。

（2）對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔。按此方法劃分工步，可以提高孔的精度。 因為銑削時切削力較大，工件易發(fā)生變形。先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復，減少由變形引起的對孔的精度的影響。

（3）按刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉(zhuǎn)時間比換刀時間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工效率。 總之，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的結構特點、技術要求等綜合考慮。

3 加工路線的確定

3.1 加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率較高

3.2 使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量

3.3 應使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空刀時間

對點位控制的數(shù)控機床，只要求定位精度較高，定位過程盡可能快，而刀具相對工件的運動路線是無關緊要的，因此這類機床應按空程最短來安排走刀路線。 除此之外還要確定刀具軸向的運動尺寸，其大小主要由被加工零件的孔深來決定， 但也應考慮一些輔助尺寸，如刀具的引入距離和超越量。

在數(shù)控機床上車螺紋時，沿螺距方向的z 向進給應和機床主軸的旋轉(zhuǎn)保持嚴格的速比關系，因此應避免在進給機構加速或減速過程中切削。 為此要有引入距離超越距離。 和的數(shù)值與機床拖動系統(tǒng)的動態(tài)特性有關，與螺紋的螺距和螺紋的精度有關。

4 數(shù)控加工工序卡及刀具安裝設計

4.1 數(shù)控加工與普通加工的工藝上有很大不同，主要在于：

（1）工序的內(nèi)容復雜。這是因數(shù)控機床比普通機床昂貴，用于簡單工序經(jīng)濟上不合算，所以在數(shù)控機床上通常安排較復雜的工序，或普通機床難以完成的工序。

（2）工步的安排更為詳盡。 在普通機床的加工工藝中不必考慮工步問題，但數(shù)控加工工序內(nèi)工步的安排、對刀點、換刀點及加工路線的確定等問題，在編制數(shù)控機床加工工藝時卻不能忽略。

所以，在數(shù)控加工工序卡的設計中應該包含以下內(nèi)容：

（1）工序簡圖中應注明編程原點與對刀點。

（2）要進行簡要編程說明（如：所用機床型號、程序編號、刀具半徑補償、鏡向?qū)ΨQ加工方式等）。

（3）切削參數(shù)（即程序編入的主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、最大背吃刀量或?qū)挾鹊龋┑倪x擇。

4.2 刀具定位安裝的基本原則

（1）力求設計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一；

（2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面；

（3）避免采用占機人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能；

（4）選擇夾具的基本原則。

數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一、要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二、要協(xié)調(diào)零件和機床坐標系的尺寸關系。 除此之外，還要考慮以下四點：

①當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間、節(jié)省生產(chǎn)費用。

②在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。

③零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。

④夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要開敞其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）。

5 結束語

隨著電子技術、計算機技術、自動化技術的發(fā)展，裝備制造業(yè)向著數(shù)控化發(fā)展，降低了工人的勞動強度，同時為生產(chǎn)提出了更高的要求，筆者正是在這樣的發(fā)展趨勢下，提出了數(shù)控加工過程的優(yōu)化！

［1］婁銳.數(shù)控應用關鍵技術[M].電子工業(yè)出版社,2002.

［2］羅學科.數(shù)控機床編程指南:自動編程[M].機械工業(yè)出版社,2007.