基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)原則與方法探討

摘要：近些年來，由于我國制造業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)也取得了一定的進(jìn)步，這對制造業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動作用，但是同其他發(fā)達(dá)國家相比，我國的數(shù)控加工技術(shù)仍然存在差距，需要在日后的發(fā)展過程中不斷完善。基于此，文章將結(jié)合當(dāng)前數(shù)控加工工藝的實(shí)際情況，對數(shù)控加工的工藝原則以及設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；工藝設(shè)計(jì)原則；工藝設(shè)計(jì)方法；制造業(yè)；機(jī)床零件加工 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TG659 文章編號：1009-2374（2017）05-0088-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.043

數(shù)控加工是機(jī)床零件加工方式的一種，依托信息技術(shù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上對機(jī)床零件進(jìn)行加工控制，能夠解決零件加工過程中存在的各種問題，并且零件加工的精度和準(zhǔn)確性也要比傳統(tǒng)的機(jī)床加工高得多。為了能夠?qū)?shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)原則和方法了解透徹，本文特此進(jìn)行探究，而這種探究也是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。

1 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)具有的特征

1.1 內(nèi)容較為復(fù)雜，控制較為嚴(yán)謹(jǐn)

近些年來，數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)技術(shù)有了明顯提高，而它的提高離不開對數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容的了解。數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容非常復(fù)雜并且嚴(yán)謹(jǐn)，從事數(shù)控加工的員工必須精通數(shù)控加工技術(shù)，在面對復(fù)雜的工作時能夠應(yīng)變自如，不斷提升工作效率。另外，在進(jìn)行數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)時，還要求員工依靠自身的知識儲備和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，處理好工作中遇到的每一個問題，不斷突破創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工效率的最優(yōu)化。

1.2 過程較為繁雜，難度比較大

數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)涉及到的因素眾多，既有零件和工具方面的檢查，也包括圖紙等方面內(nèi)容的檢查，在進(jìn)行數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)過程中，這些基本工作在完成的同時，還要確保萬無一失，只有這樣才能將最終的方案設(shè)計(jì)確定下來，這非常明顯地表明了數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)過程十分冗雜。在實(shí)際工作過程中，既要考驗(yàn)工作人員的耐心和經(jīng)驗(yàn)，如面臨零件選擇的時候，工作人員需要判斷零件的大小、尺寸是否合適，又要考慮數(shù)控加工編程方面，要求用最低的成本消耗，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)具有的原則

2.1 堅(jiān)持工序集中，一次性定位的原則

數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)過程中，需要堅(jiān)持工序集中、一次性成型的原則，也就是生產(chǎn)過程中在相同的條件下，盡量讓零件多完成加工工序，使得工序更加集中，從而降低因?yàn)槎喹h(huán)節(jié)加工可能產(chǎn)生的誤差。需要注意的是，在加工同軸孔隙期間，操作人員必須考慮到重復(fù)定位會產(chǎn)生誤差，因此要借助精準(zhǔn)定位，減少誤差情況的發(fā)生。

2.2 遵循先粗后精的原則

數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)需要遵循先粗后精的原則。需要注意的是，這里的“粗”主要是指加工過程的簡單，以便于能夠提升加工速度，之后再進(jìn)行精細(xì)加工，實(shí)現(xiàn)余量的充分利用。在進(jìn)行粗加工的過程中，工作人員要盡可能地減少動刀，少加工余量，盡可能將工作效率提升上去。然后在精加工過程中，需要考慮到先前的粗加工會導(dǎo)致零件變形這一情況，通過精加工可以使得零件逐漸恢復(fù)原樣。

2.3 遵循先近后遠(yuǎn)的原則

數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)需要遵循先近后遠(yuǎn)的原則，因此走刀路線應(yīng)當(dāng)最短，這就要求從刀具的移動方面著手準(zhǔn)備，使得刀具的移動距離最短。在實(shí)際操作過程中，一定要根據(jù)先近后遠(yuǎn)的原則。簡言之，就是先加工刀具周邊的位置，然后逐漸擴(kuò)大距離，向更遠(yuǎn)的位置加工。通過這樣的走刀路線，刀具行走空間減少的同時，孔的精準(zhǔn)度也得以提升，這對提高數(shù)控加工的工作效率以及企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量方面具有非常大的作用。

2.4 堅(jiān)持刀具最少調(diào)用次數(shù)的原則

在進(jìn)行數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)過程中，需要盡可能地減少換刀時間，力求將同一把刀具工序盡可能集中，這就要求操作人員需要盡量利用同一把刀具來對零件表面上的相同切削部分進(jìn)行加工，從而減少同一把刀具的多次調(diào)用和安裝。

2.5 堅(jiān)持先內(nèi)后外的原則

如果零件既有內(nèi)表面，又有外表面的話，在加工的時候，一定要合理安排好加工順序。一般而言，面對這種情況，操作人員應(yīng)堅(jiān)持先內(nèi)后外的原則，即先加工內(nèi)表面，其次再對外表面加工，然后在進(jìn)行粗細(xì)加工的安排上，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持先粗后精的原則，即先內(nèi)在表面的粗加工，再內(nèi)外表面的精加工。

2.6 堅(jiān)持走刀路線最短原則

數(shù)控加工的質(zhì)量至關(guān)重要，操作人員在加工過程中必須確保其質(zhì)量，因此走刀路線最短原則必須得以遵循。如果走刀路線最短原則落實(shí)到位，不但可以縮短加工時間，而且還可以減少因?yàn)榧庸み^程中道具對零件造成的磨損或消耗。由于精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿著其零件輪廓順序進(jìn)行的，所以如果可行，操作人員需要合理選擇起刀點(diǎn)以及換刀點(diǎn)，同時盡可能合理安排各路徑間空行程銜接。

2.7 堅(jiān)持程序段最少的原則

在加工程序的編制工作中，操作人員應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持程序段最少的原則。程度段最少的原則如果能夠切實(shí)落實(shí)，那么將可以通過最少的程序段數(shù)來實(shí)現(xiàn)對零件的加工，這樣一來，既可以使得程序更加簡潔，還能夠減少加工過程錯誤的發(fā)生率。

2.8 堅(jiān)持?jǐn)?shù)控加工工序和普通工序銜接的原則

前文筆者提到，數(shù)控加工工序并不簡單，在實(shí)際加工過程中需要花費(fèi)操作人員很大的精力。操作人員在進(jìn)行數(shù)控加工時，除了數(shù)控加工工序之外，還會摻雜部分普通工序，這些普通工序在整個數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)過程中具有極其重要的作用，所以必須有效地進(jìn)行銜接，否則將會導(dǎo)致加工過程中出現(xiàn)問題。而要想解決這一問題，操作人員就必須將各道工序建立起相互之間的聯(lián)系，做到前后兼顧，綜合考慮。

2.9 其他原則

當(dāng)然，在實(shí)際操作過程中，上述的原則并不是一成不變的，如果遇到特殊情況，可以適當(dāng)?shù)馗姆桨福`活應(yīng)變，而這些還需要編程者在實(shí)際的數(shù)控加工過程中不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐，積累經(jīng)驗(yàn)的豐富。

3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)分析

3.1 可行性分析

在進(jìn)行數(shù)控加工之前，一定要對數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)的工藝性進(jìn)行分析，主要從合理性以及可行性方面加以考慮。可行性作為數(shù)控加工工藝的前提和基礎(chǔ)，能夠確保數(shù)控加工過程中其他原則的落實(shí)。所以可行性的分析不容忽視，這樣可以有效防止數(shù)控機(jī)床的使用向普通機(jī)床使用轉(zhuǎn)變。在具體的分析判斷過程中，應(yīng)當(dāng)具備以下兩方面的特征，只有這樣數(shù)控加工的可行性才會比較高：（1）按照一定標(biāo)準(zhǔn)對零件進(jìn)行分類，堅(jiān)持利益最高原則；（2）嚴(yán)格挑選零件，需要考慮到零件的進(jìn)度和復(fù)雜程度。

3.2 方便性分析

數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)分析需要分析其方便程度，在進(jìn)行方便性分析的時候，要求操作人員遵循一定的程序：（1）分析零件圖紙中附帶的尺寸數(shù)據(jù)是否符合編程方便的原則；（2）分析組成零件邊緣幾何圖形的條件是否充分；（3）檢查圖紙中尺寸的注釋方式是否

正確。

4 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)方法

4.1 選擇合理的走刀路線

數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)方法一定要以提高生產(chǎn)效率為目的，通過各種有效的方法進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，因此操作人員在工作過程中一定要合理選擇走刀路線，盡量將走刀路線控制在最短狀態(tài)。通過對走刀路線的合理規(guī)劃，既能提高工作效率，還可以保證產(chǎn)品質(zhì)量。在具體的操作過程中，工作人員要這樣做：（1）選擇好刀具，注意觀察刀具的平滑度情況；（2）在下刀的時候應(yīng)當(dāng)考慮下刀的位置和切入方向等方面，確保下刀位置和切入方向的科學(xué)性和合理性，否則零件表面可能出現(xiàn)劃痕；（3）充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算出最短的走刀路線，減少動刀次數(shù)。

4.2 完善加工工序的安排

零件的制造就是由一道道加工工序構(gòu)成，所以在進(jìn)行數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)時，一定要合理安排好加工工序，這就要求做到以下兩個方面：（1）制定并完善加工工序規(guī)章制度，堅(jiān)持裝夾次數(shù)最少使用的原則，實(shí)現(xiàn)最大的利益；（2）工作人員的技術(shù)水平要有保證，特別是要讓工作人員熟練掌握數(shù)控加工的編程工作，從而使數(shù)控加工工作的效果達(dá)到最理想的狀態(tài)。

4.3 明確加工方法，確定切削用量

進(jìn)行數(shù)控加工切削之前，工作人員一定要制定出完善的切削計(jì)劃，將切削過程中各個方面，如切削位置、切削入量、最短路線等都要明確下來，同時還要確定數(shù)控加工的方法以及切削用量。在實(shí)際的數(shù)控加工過程中，無論是粗加工，還是半加工，抑或是精加工，切削用量的選擇，不能根據(jù)主觀臆斷決定，必須參照數(shù)控加工的規(guī)章制度進(jìn)行。

5 結(jié)語

總而言之，與傳統(tǒng)的數(shù)控加工相比，現(xiàn)代化的數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)得到了非常明顯的優(yōu)化，數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)也得到了越來越多的關(guān)注，因此數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)也必須與時俱進(jìn)，注重加工工序的效率和質(zhì)量。要想提高操作人員的工作效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量，就必須在數(shù)控加的工藝設(shè)計(jì)工過程中堅(jiān)持一次定位、先粗后精、先近后遠(yuǎn)、走刀路線最短等原則，并且合理選擇走刀路線，完善加工工序安排，明確加工方法，確定切削用量，不斷提升加工效率和質(zhì)量，最終提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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作者簡介：梅影（1964-），女，湖北黃陂人，重慶五一高級技工學(xué)校高級講師，研究方向：數(shù)控技術(shù)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）