淺談數控加工中心的工藝設計

莫宗遠

摘要：在比較數控加工中心機床加工工藝與傳統加工工藝的基礎上，對數控加工中心機床加工工藝中的關鍵問題進行了深入分析，總結了數控加工中心機床的工藝設計方法。

關鍵詞：工藝設計；工藝分析；數控

隨著生產技術的發展， 產品多樣化和更新快是現代企業生產的顯著特點， 過去那種傳統的大規模生產方式已逐步被多品種中小批量生產方式所取代。這就要求所用加工設備不僅要具有較高的靈活性， 還應具備較高的生產效率和加工精度。如何有效地使用數控加工設備并發揮其自身的優勢是擺在我們面前的主要課題。本文就數控工藝制訂的基本方法和步驟進行初步探討。

一、數控加工工藝的主要內容

1、選擇那些適合在數控機床上加工的零件，確定工序的內容。就單個零件來說，并不是所有的加工工藝的過程都需要在數控機床上去完成的，通常情況下只有一部分的工藝內容需要數控加工。這個過程就需要對零件的圖樣仔細的進行工藝分析，找到最適合也是最需要采用數控加工的內容以及工序。在內容選擇的過程中，必須結合企業已擁有的設備，以解決難題和關鍵問題為目標，最終使生產效率在一定程度上提高，使數控加工的優勢得到充分的發揮。

2、選擇合適的數控機床，數控機床一般情況下會有兩個動力頭，數控加工只需要一次裝夾就可以完成普通的加工幾次裝夾所能夠完成的加工任務。所以，可以按照一次裝夾所能夠完成的加工任務來確定一道工序的具體內容。

3、對加工零件的圖紙進行分析。明確加工的內容以及技術的要求，明確加工的方案，制定出數控加工的路線，在數控加工的工序前后通常情況下都會加入一些普通的加工工序，如果不能夠很好的銜接，就很容易產生矛盾。

4、設計數控加工的工序，例如對工序的劃分、夾具的定位與安裝、刀具的選擇、走刀路線的確定、切削用量的確定等。

5、數控加工工序程序的調整，合理優化加工程序。

6、對數控機床上的部分工藝指令進行處理。

二、加工中心的特點和適用范圍

1、加工中心的主要特點

能實現工序高度集中的加工， 即在一臺加工中心上實現原需多臺機床才能完成的工程作業。例如在加工中心上加工箱體類零件時， 一次裝夾就可對除裝夾表面以外的其它表面連續進行銑、鉆、幢、擴、鉸和攻絲等一系列操作。適合復雜零件的加工減少人為誤差， 加工一致性好， 質量穩定具有充分的柔性， 更換加工零件僅需更換程序和簡單的機床調整對編程者、操作者的熟練程度和刀具、生產管理有很高的要求。

2、適宜加工的零件

適宜加工的零件主要是加工復雜、工序長、精度要求較高并需多種類型的普通機床和眾多刀夾具并需要多次裝夾和調整才能完成的零件。譬如說具有多個不同位置的平面和孔系的箱體類零件和零件上不同表面間有較高的位置要求的零件。

3、不適宜加工的零件

主要是工序單一或簡單、不能充分發揮加工中心自動換刀功能、工序可高度集中的零件， 如簡單的銑削， 深孔加工多次退刀， 工序單一、加工時間較長以及刀具用量少的零件。

三、數控加工工藝的設計要點

a.分析零件圖，確定加工內容

在選擇并且決定了要對某個零件進行數控加工之后，并不等于要完成所有的加工內容，可能只是對其中一部分進行數控加工，所以，必須對零件圖樣進行比較細致的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進行數控加工的內容和工序。應結合本單位的實際，立足于解決關鍵難題和提高生產效率，充分發揮數控加工的優勢，防止把數控機床降格為通用機床使用。

b.根據零件特點合理設計夾具精心選擇刀具

在數控編程之前，必須根據加工零件的形狀特點以及精度的要求，考慮零件裝夾的方法。數控加工用夾具的設計與一般夾具的設計差異較大。一般夾具加工工序內容單一， 加工面少， 刀具與夾緊元件間的問題易于解決。而數控加工用夾具設計時， 因工序集中、加工表面多， 夾具必須能適應零件粗加工時切削力、夾緊力大的要求以及精加工時定位精度高的要求， 刀具與夾具的干涉碰撞也是夾具設計時的主要問題。在夾具方案設計時， 必須考慮夾具和程序間的對應關系。

c.選擇合適的對刀點與換刀點

對刀點就是刀具相對于零件運動的起點。對刀點通常也是程序的起點，在對刀點確定之后，機床坐標和工件坐標的關系也就確定了。對刀點可以選在工件上，也可以選在機床或者夾具上。對刀點必須和零件的定位基準有一定的尺寸關系，以便用來確定機床的坐標系和工件的坐標系的關系。

選擇對刀點通常可根據以下的原則進行：1） 對刀點應盡量的選在設計基準或者工藝基準上；2） 在絕對坐標系中，對刀點最好選在機床坐標原點上，或者選在距機床原點為某一確定值的點上；3） 在回轉工作臺上，可使工作臺的回轉中心與夾具的對稱中心重合；4） 必須考慮對刀的重復精度。換刀點是為加工中心、數控車床等多刀加工的機床編程而設置的。因為這些機床在加工過程中要自動換刀，為了防止換刀時碰傷零件或者夾具，換刀點往外設置在被加工零件的外面，并且需留有一定的換刀余量。

d.選擇合適的切削用量

數控加工的質量和效率，在很大程度上取決于切削用量的選用。切削用量包括主軸轉速、切削深度和進給量。切削用量的選擇應在機床的允許范圍內取，同時考慮刀具的耐用度，機床、夾具的剛性和材質的硬度。也可結合實踐用類比法確定。

e、數控加工工藝文件的編寫

為了能夠使工藝準備效率和連續性得到提高，讓數控加工走向正規化，遵循數控加工的特點，必需建立和編制必要的數控加工工藝的文件。其中包括以下幾個步驟：1） 數控加工工藝過程卡；2）數控加工工件安裝和零點設定卡片；3） 數控加工工序卡片；4）數控加工程序卡片。

四、結束語

數控加工的工藝設計和傳統的工藝設計相似，也是需要遵循以下步驟：分析零件、確定毛坯、設計工藝過程、工序設計以及填寫工藝文件等。不同之處在于數控加工在工藝設計的過程中，需要充分的考慮數控加工其自身的特點，采取有針對性的設計方法。因此在擬定零件數控加工工藝時，應進行充分、全面的工藝分析，靈活、合理地設計工藝。實踐證明，選擇合理、高效的工藝方法和加工路線，對編制高質量的數控程序，提高加工質量、生產效率和經濟效益都有重要意義。

參考文獻：

[1]楊金榮. 淺談數控加工工藝設計[J].現代制造工程，2006（8）：第136-138 頁.

[2]王瑞泉.數控加工工藝與傳統加工工藝相結合[M].天津職業院校聯合學報，2007（5）：第19-22 頁.

[3]叔重.數控加工工藝[M].杭州：浙江大學出版社，2003.