數控加工工藝設計的原則及方法研究

彭曉玲，張秀娟

1．九江學院機械與材料工程學院，江西九江 332005 2.九江職業技術學院機械工程學院，江西九江 332007

數控加工工藝設計的原則及方法研究

彭曉玲1，張秀娟2

1．九江學院機械與材料工程學院，江西九江 332005 2.九江職業技術學院機械工程學院，江西九江 332007

為了使編程效率得到更好的發展，就必須優化其工藝設計的程序，本文主要就數控加工的工藝設計原則以及方法等進行研究，以期促進數控加工技術的發展。

數控加工；工藝設計；原則；方法

數控加工的工藝特點有兩點，其一，在傳統的機床加工過程中，其機床所涉及到的工序相對較少，且所需專用工裝數量少、加工程序編制也更為復雜；而數控加工工藝內容更為具體、全面，且工藝設計的程序更為嚴謹。其二，數控加工以集中工序、一次裝夾為理念，實現鏜、銑等工序的復合加工，因此工件的加工質量受數控加工工藝設計方案的影響，數控加工工藝設計員應該保證數控加工設計方的科學性，從而保證工件的數控加工質量。

1 數控加工工藝設計原則

1.1 集中加工工序，精確基準定位

精細準確的定位可以精確被加工工件表面的位置，而為了減少定位的誤差，就要將數控機床的加工工序集中在一起，用統一的基準來定位。基于此，數控加工工藝設計員應該把作為精基準的表面，安排于數控加工工序的始末，以便給后續的加工工序奠定精基準的基礎，加快加工速度。數控加工工藝設計員還應該設置輔助基準，以便統一設計、編程以及計算基準。

1.2 先粗加工，后半精加工，再精加工

為了加快數控加工的速度，充分利用精加工余量均勻性。在進行切削加工工序時，要先進行粗加工，利用大切削的深厚程度減少切削的次數，省去大量的加工余量；接著在粗加工完成后再安排半精加工的開展，因為粗加工完成后留有的余量均勻性無法在精加工中被充分利用，因此，用半精加工來進一步加工，可以充分利用粗加工的加工余量，進而提高工件表面的加工質量。而工件的最終形狀其實是由最后一刀不間斷加工形成，所以數控加工工藝設計員應該斟酌加工刀具進出刀位置，最好能在工件未形成連續輪廓時注意刀具地更換，避免因為切削力度轉變而使工件表面產生劃痕的情況出現[1]。總的來說無論是加工工件的哪一個面時，都應該遵循先粗加工，然后半精加工，再精加工的順序，以便生產出的產品擁有較好的光潔度和較高的精細度。

1.3 就近原則、就內原則

在數控加工的工藝設計過程中，把加工位置到刀點位置之間的距離掌握好非常關鍵。數控加工工藝設計員要遵循就近原則，首先加工離刀點距離最近的部位，然后再加工與刀點距離較遠的部位，盡量減短刀具的移動距離。比如：針對內表面和外表面都需要加工的工件，刀具的剛性若不好，切削熱就會影響到刀尖刃性，造成工件內表面形狀、大小脫離控制，但是在數控車進行削加工工序時，采用就近原則可以讓半成品保持相對的剛性[2]。因此，數控加工工藝設計方案應該遵循就近原則，先加工離刀點距離的部位，再加工離刀點遠的部位；先加工工件內表面，再加工工件外表面的原則，以便提高數控加工的工作效率。

1.4 選擇最短走刀路線，減少程序段數

走刀路線是指刀點從開始運作到完成加工，刀點運動的路程加上返回刀點所經過的所有路程，其中也包含切削加工所經過的路程。而在切削過程中精加工的走刀路線一般是根據工件的輪廓進行的，走刀路線的確認確定了粗加工的走刀路線。因此，在零件質量穩固的條件下，選擇最合適的走刀路線，可以省出數加工的時間，降低刀具的消耗量，減少機械磨損度。另外，針對編制加工程序，數控加工工藝設計員還要注意盡量讓程序容易上手，減少程序的段數，從而減少計算機內存的占用量和出錯次數，提高數控加工質量。

2 數控加工工藝設計的方法

2.1 選擇好走刀路線

在數控加工工藝設計中，加工的路線應該設計最短的加工路線，以便提高數控加工效率。同時，還要保證被加工工件表面粗糙度和工件精度。這樣既可以減少程序段數，又可以減少空刀時間。例如：在數控銑床上銑削平面輪廓零件時，可以采用立銑刀的側刃進行切削。在操作工程中，若銑刀順著工件外部輪廓的法向方向切入，會在工件表面留下劃痕。因此，銑削工件外輪廓時應該注意切入或切出工件，銑刀必須沿著工件外輪廓曲線的延長線進行切離工作，保證工件曲面平滑度[3]。同時，在銑削工件內輪廓表面時，注意刀具的切入切出方式，刀具切入和切出的點應該選擇弧切向方向，以便提高零件內表面的光潔度和加工精度。另外，對于點位控制的數控機床的走刀路線要選擇最短的加工路線，尤其是點群類零件，在走刀路線規劃時，應該使其空行程路線總和最短，這樣可以減少程序段和空刀時間，從而提升數控加工的效率。

2.2 安排好加工工序

數控加工過程中，切削加工、表面處理、清洗、檢驗等工件加工工序會直接影響工件的加工質量，甚至影響工件的加工成本和產品的生產效率。所以安排好加工工序很重要。要保證基準的統一，確保占機時間最短，保證裝夾次數最少。數控加工工藝設計員可以利用CAD技術來對加工工序進行編程。數控加工工藝設計員可以把有關工序的工藝方法和工序參數導入編程系統，由編程系統輸出數控加工信息，然后進行加工和設計，從而縮短產品生產周期，優化企業產品設計，提升經濟效益。

2.3 確定好切削用量

要確定好切削用量，就需要在背吃刀量、主軸轉速和進給速度方面加大關注力度，注意不同的加工方法要對應相對切削入量。粗加工時要選取盡可能大的背吃刀量，使刀口在里層切削，避免工件表面不平的狀況出現；要根據零件的剛度選取盡可能大的進給量；要根據上場時間經驗，在機床說明書允許的切削速度范圍內，確定最佳的切削速度。而在零件半精加工和精加工時，要根據粗加工完成后的余量確定背吃刀量；要從工件表面的粗糙度出發，選取較小的進給量，以保證加工精度；要參考有關切削用量的手冊選用適當的切削速度。因此，數控加工工藝設計院要熟悉數控加工中切削用量的原則，結合現場生產狀況，選擇合理的切削用量，以便保證零件的加工質量和加工效率，進而發揮數控機床的優點，提高企業經濟效益。

3 結論

數控加工工藝設計是數控編程中無法分離缺失的重要內容，所以數控加工工藝設計員應該努力提升自身素質，設計科學合理的加工工序方案。因此，數控加工工藝設計員一方面要認真了解數控加工工藝的知識，學習豐富的實際操作經驗，另一方面還要遵循集中工序，精準定位；先粗，后半精，再精；先近后遠，先內后外；選擇最短走刀路線等的原則，設計出一個科學合理的數控加工工藝，從而提高數控車間的生產效率。

[1]鄒偉全.基于數控加工的工藝設計原則及方法研究[J].中國科技縱橫，2015，15（19）：57-59.

[2]賴文鋒.數控加工中工藝設計的原則與方法[J].中國機械，2014，7（13）：173.

[3]翟立基.數控加工中如何進行加工工藝設計[J].東方企業文化，2014，27（9）：278.

TG5

A

1674-6708（2015）150-0092-02

彭曉玲，本科，助理實驗師，研究方向：機械制造及數控加工

張秀娟，碩士，講師，研究方向：數控技術、虛擬現實技術應用與研究