數控加工工藝的處理方法

摘 要：數控機床隨著經濟的發展，在生產實際中已成為不可或缺的工具，而數控加工和編程更是其中的重中之重，為保證零件的加工質量和加工效率，編程人員需要十分了解機器的優點，熟悉加工工藝的原則，在人機交互狀態下，合理的確定數控加工工藝，并結合生產實際的情況，才能將機器的優點充分發揮，以達到提高企業經濟效益和企業生產水平的目的。

關鍵詞：數控機床；數控加工、編程；數控加工工藝；CAD/CAM技術

中圖分類號：TG547 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）33-0077-02

為了提高零件的加工質量，使零件加工表面光滑及零件尺寸精度的控制，我們必需在確定零件加工工藝方案后，注意每個細節。因為加工中切削用量的選擇、和加工時刀具的切入切出都會影響到加工的安全和質量，本文對以上三種加工藝方案加以解析，以期為數控機床與操作人員提供參考。

1 加工規格中量的選擇

隨著CAD/CAM技術的發展，CAD/CAM軟件的自動編程功能給編程人員帶來了溢于言表的福利，編程人員只要使用CAD/CAM軟件，并設置相關參數，就可以解決機床主運動和進給運動大小、切削用量的大小、加工質量、刀具磨損，加工成本等的問題。不過這款軟件還需編程人員注意和考慮一些問題以及基本原則，就是要在人機交互狀態下，合理的考慮數控加工的特點來選擇切削用量，比如刀具規格、加工的類別、切削的設定等。不過不可否認的是，CAD/CAM技術的發展與普通機床相比，其效率更加顯著。

1.1 數控加工中切削規格的選擇

要使切削效率最高，加工成本最低，就必須在保證加工質量和刀具耐用度的前提下，充分發揮機床性能和刀具切削性能，如何最大限度的發揮機床的性能和刀具切削性能，最關鍵的因素就在于切削規格的選擇，切削規格包括切削速度（主軸轉速）、背吃刀量、進給量，通常稱為切削規格三要素。在粗、精加工時切削規格的原則如下：

①粗加工時，切削規格的選擇應選取背吃刀量盡可能大的，并根據機床動力和剛性的有限條件選取盡可能大的進給量，最后根據刀具耐用度選擇最合適的切削速度。

②半精加工和精加工時，在兼顧加工質量，切削效率、經濟性和加工成本的前提下，切削規格的選擇應遵循以下幾點，首先應以在粗加工為基礎，根據粗加工后的余量確定背吃刀量，并根據其已加工的光滑度，選取大的進給量；最后以保證刀具耐用度為前提，在切削速度上盡可能選擇較大的量。具體數值的確定還應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合實踐經驗來定。

1.2 背吃刀量ap（mm）的選擇

提高企業生產產量，縮減時間成本，間接節省管理成本的一個有效措施，就是在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余量，這是因為背吃刀量ap是由加工余量和工藝系統的剛度而定的，對于精加工，一般應留一定的余量，來確保零件的加工精度和表面的粗糙度。數控機床的精加工余量可以略小于普通機床。詳細要求如下：

①粗加工時，在剩余精加工、半精加工的余量后，最好能一次走刀將剩下的余量切除，若工藝系統剛性欠缺或余量過大不能一次切除，應按先多后少的不等余量法加工。

在工沖擊載荷較大（如斷續表面）、藝系統剛性較差（細長軸、機場陳舊、鏜刀桿）的情況下，可降低ap，讓其削減力減小。

在加工過程中，應操作數控機床的控制面板上備有的主軸轉速修調（倍率）開關，來對主軸的轉速進行整倍數調整。

2 加工時刀具的切入切出對加工的安全和質量的影響

在確定零件加工時，注意每個細節，可以提高零件外表的加工質量，使零件的加工表面光滑過渡，加工的安全和質量是由加工時刀具的切入切出來決定的。所以為保證零件曲面的平滑過渡，應在保證安全的前提條件下，合理的設計道具切入切出的位置及路線，盡量避免刀刃切痕。

2.1 確定切入、切出的路線

通常采用立銑刀的側刃，在銑床上銑削零件外輪廓，為使零件不直接貼著加工零件輪廓下刀，刀具應在安全面下降到切削高度時，離開工件毛坯一段距離，應沿著工件輪廓的延長線切入，不能直接抬刀切出零件。例如銑削一個凸臺的切入和切出可采用如下方法。

①為避免引入或取消刀補時刀具與工件表面相擦，所引起的工件報廢。應沿著直線切入和切出，并且路線還要再長一些，指令G00不能在切入切出過程中快速移動，要用G01直線插補指令。

②因刀具的切入和切出禁止外延，所以一般采用沿圓弧切入切出來銑削封閉的內輪廓。

2.2 選擇切入切出點

①當零件輪廓的切入和切出點選在兩幾何元素的交點處時，則零件輪廓需有交點且交點處允許外延。

②當輪廓幾何元素相切無交點且不允許外延，為避免加入和取消刀具半徑時在輪廓拐角處留下凹，應在輪廓中段選擇切出點，并且刀具需遠離拐點，以圓弧形式切入切出工件。

切入切出點是用來設置下刀后從外部切入到工件內和加工完畢后將刀具引出到外部的過渡段，也是刀具補償加載和卸載的階段，若要提高加工表面質量，必須在使用機床控制器刀具補償方式時，設置切出切入點，以獲得合理的NC程序。

3 數控高效加工方法

隨著現代模具的發展，模具加工要求也越來越高，為滿足現代模具制造中的制造精度、表面質量、表面美觀的要求，模具的制造加工中，高速加工“技術逐漸被普及，并對模具加工工藝產生了巨大的影響，它使退火→銑削加工→熱處理→磨削”以及“電火花加工→手工打磨、拋光”等流程變得更為簡單，這也得以適應了現代模具的成形制造中，模具的形面設計的復雜化，和比例不斷增加的自由曲面。

工藝規程的制定必須以企業的實際生產情況、生產條件來定立，如以企業現有的技術水平，企業的經濟情況等，來確定數控高效加工工藝規則的流程和數控高效加工工藝規則的制定。

3.1 粗加工

為獲得好的加工質量，為半精加工準備工件的幾何輪廓，在單位時間內材料的去除率，可在粗加工過程中利用國外先進的CAD/CAM軟件可以通過以下方法保證切削條件的恒定。

①恒定的切削載荷：為使切削載荷與刀具磨損速率保持均衡和提高刀具使用期限和加工質量，可以通過計算獲得恒定的切削層面積和材料去除率。

②刀具的進給方向應避免突然的改變。

③不能將刀具埋入工件，加工模具型腔時，應采用下刀方式為傾斜下刀（常用傾斜角為20 ？觷～30 ？觷），為避免刀具垂直插入工件，最好的方法是采用螺旋式下刀的方式下刀，這樣可以降低刀具載荷；加工模具型芯時，應盡量先從工件外部下刀后水平切入工件。

④為避免垂直切入、切出，刀具切入、切出工件時應盡量采用傾斜式（或圓弧式）切入、切出。

3.2 半精加工

半精加工決定著工件輪廓的形狀是否平整，表面加工的余量是否均勻，半精加工對于工具鋼模來說是及其重要的。因此為保證半精加工后工件表面具有均勻的剩余加工余量，應對半精加工策略進行優化。

3.3 精加工

工件與刀具的接觸點是由加工表面的曲面斜率和刀具有效半徑決定的，為減少抬刀下刀的次數，加工由多個曲面組合而成的復雜曲面，應該盡量的在一個工序中進行不間斷的加工，由于加工中表面斜率的變化，為防止造成在斜率不同的表面上實際步距不均勻，而影響加工質量，不能僅僅局限于側吃刀量，為解決側吃刀量的問題，每款軟件都有自己的方法。masterCAM軟件則是在定義側吃刀量的同時，再定義加工表面殘留面積高度。

4 結 語

隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用，而在達成設計加工自動化、提高加工精度和加工質量、縮短產品研制周期等方面，數控編程這一環節在CAD/CAPP/CAM系統中發揮著重要作用，其優點和效率是顯著的，數控編程其特點是根據模具型腔的特點，利用UG或Pro/ENGINEER等先進軟件進行三維建模，對分模面，模具型腔、進行確定，生成模具型腔實體圖、工程圖、加工工藝圖，利用CAM系統的功能，從CAPP數據庫獲取加工過程的工藝信息，以達到對零部件加工工藝路線的控制，輸入加工參數，然后再在CAM中編制刀具路徑，進行三維加工動態仿真，生成加工程序并輸送到數控機床完成自動化加工。這些加工步驟可以借助CAD/CAM軟件在計算機上完成復雜模具型芯的生產簡化為單個機械零件的數控自動化生產和全部模具設計和數控加工編程過程，大大提高了數控加工的工藝制定、質量、精度和生產效率，改變了傳統的數控制造過程方法，有效地縮短了數控加工時間，提高了企業的生產效率，節約了企業的生產成本。

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