高效數控加工工藝設計研究

吳志雄

（龍工（福建）鑄鍛有限公司，福建 龍巖 364000）

1 關于數控加工工藝的分析

所加工內容的尺寸標準必須符合數控加工的基本特點。第一，數控編程環節。在實際編程的過程中，面的位置、點的位置、線的位置以及其尺寸，通常來講是需要以編程的“原點”來作為基準的。所以，在設計數控加工工藝時，零件圖樣最好要有具體的坐標尺寸。第二，幾何要素必須準確、完整。在編程時，相關技術人員必須對零件輪廓相關的幾何要素進行全面分析，明確這些幾何要素之間的關系。這是因為在具體編程的過程中，要求必須對零件輪廓的相關結合要素進行定義，需要對每一個節點的坐標進行精準計算，倘若其中有一點不明確，那么編程都將無法繼續開展。在具體設計過程中，零件設計人員倘若考慮不夠周全，便會出現參數不夠清楚的情況。第三，定位基準必須可靠。通常來講，數控加工工序整體比較集中，這就意味著基準非常重要。因此，在加工工藝完善過程中，必須要做好輔助基準的設置，例如，在增設工藝凸臺，從圖1（a）來看，如果增設了工藝凸臺，便可以逐步加強“定位”的平穩性，有利于實現高效加工的目標；又如圖1（b）所示，定位加工完成之后將其除去。

圖1 關于工藝凸臺的實際應用

2 關于數控加工工藝的設計方法

2.1 明確“走刀”路線

在數控加工工藝設計環節中，“走刀”路線的確定是加工的基礎，能夠將整個工序之中的運動軌跡明確下來，為后續加工奠定基礎。另外，“走刀”路線越短則意味著效率越高。

例如，圖2（a）所展示的零件上的孔系；（b）所展示的走刀路線，即先將外圈孔加工完畢，再對內圈孔進行加工。此時，還可以嘗試（c）的走刀路線，因為該路線可以最大限度減少空刀出現率，這樣則可以有效減少定位的時間，從而實現高效生產的目標。

圖2 最短的“走刀”路線

通常來講，最終輪廓需要一次走刀將其完成，這樣才能最大限度保障加工之后工件輪廓的粗糙度達到指定要求，因此，倘若要保障加工工件的效果，則需要在最后一刀設置輪廓切割，并通過連續走刀的方式一氣呵成。

另外，對于內腔加工時，可以通過行切的方式，從圖3（a）來看，該走刀路線可以切除整個內控空間中的余量，但是非常值得一提的是不會對輪廓產生任何影響。同時，也需要特別注意，該走刀路線起點與終點之間必然會存在一定的殘留高度，而該因素會影響到工件表面的粗糙度。所以，可以通過（b）來完善，即初始階段用行切法，再沿周向換切一刀，不僅可以提升加工效率，而且整個工件的效果將會更好。而（c）也是一種不錯的走刀路線方式，在實際設計時可以適當參考。

圖3 銑削內腔走刀路線

2.2 明確定位以及夾緊方案

從圖4（a）來看，根據薄壁套的性質來看，它的軸向剛性較好，因此，需要通過卡爪徑向將其夾緊，然后再進行對應的加工，其工件變形較大；此時，倘若還沿著軸向持續施壓夾緊力度，可以讓變形程度減小。之后，再將其夾緊，參考（b）可以看出夾緊力不應當在箱體的頂面產生作用力，而需要將作用力引向軸向位置，例如，凸邊上，該位置的剛性最好；也可以在頂面上三個點進行夾緊，從而改變著力點的位置，將因為夾緊帶來變形的程度降到最低，詳情見（c）所示。

圖4 夾緊力作用點與夾緊變形的關系

2.3 關于切削用量的確定

倘若要實現高效數控加工的目標，必須明確切削用量，同時還應該考慮被加工工件的特征，從而選擇對應的切削道具。科學、合理的加工方式，要求必須選擇正確削切條件，一般情況下要根據刀具的耐用度以及機床說明內容進行選擇。還可以結合實際的操作經驗，然后通過對比法來明確切削用量。最后，根據加工工件的硬度、道具、切削狀態等等數據，明確道具參數，為其后續加工奠定堅實的基礎。

3 關于數控加工工藝文件的編寫

3.1 加工工序卡片的編寫

在編寫數控加工工序卡片的過程中，特別需要注意的內容是：要明確編程的原點以及刀點，即在工序卡片中用最為簡潔明了的方式進行標注，主要內容有刀具半徑補償方法、各個程序的具體編號、切削的具體參數、最大的背吃刀量、機床的具體型號、主軸具體轉速、進給具體速度等等，其他的內容基本上與普通工序卡片相似，最終根據實際情況而定。

3.2 數控加工走刀路線圖編寫

編寫數控加工走刀路線的主要作用是防范刀具在實際運動的過程中與夾緊工具、工件等出現意外碰撞。因此，一定要把走刀路線簡潔明了地表達給生產工人，明確說明從哪里開始下刀、從哪里需要抬刀、哪里需要進行斜下刀等等。為了能夠讓技術人員一眼明了，所以會采用統一規定的符號簡化走刀路線圖。

3.3 數控刀具卡片的編寫

在整個數控加工工藝中，刀具的重要性毋容置疑。在實際編寫的過程中，需要說明刀具的具體型號、具體材料、具體機構、具體規格、組合件的具體名稱，以便生產工人在開工之前能夠結合所要加工的工件對刀具的直徑、長度進行調整。

另外，還要重視數控加工技術文件方面的填寫，一方面是要求生產工人引起重視，并嚴格按照技術文件的規定進行生產；另外一方面這也是產品最終驗收的主要依據，諸如數控加工參數表、數控加工走刀路線圖、數控加工作業指導書、數控加工工序卡片等等都屬于數控加工技術文件方面的主要內容。還需要注意的是不同的機床以及不同的加工目標都將需要不同形式的加工數控專用技術文件，在實際加工中，通常需要根據具體的情況來設計對應的文件格式。