数控加工工艺基础应用简析

中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2012）12-0239-01

摘要：数控加工是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，与传统的机床加工相比，更具科学性以及易操作性，也在很大程度上提高了加工的精确性以及高效性，是现在加工的常用方法，本文笔者就自身的一些操作经验以及学习心得入手，简要谈一下数控加工的工艺，旨在为数控加工更好的推广、发展贡献一份自己的微薄之力。

关键词：数控 加工 机床 工艺 分析 策略

一、数控机床的主要功用

数控机床是目前比较普及的一项工艺加工方式，随着人们对于多品种、小批量零件的需求量逐渐增大，机床的功用便很好的显示了出来，通常最适合加工具有以下特点的零件：多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件；轮廓形状复杂，或对加工精度要求较高的零件；用普通机床加工时需用昂贵工艺装备（工具、夹具和模具）的零件；需要多次改型的零件；价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件；需要最短生产周期的急需零件。

此外，数控机床有很强的精确性：特别是零件图上尺寸数据的给出，就能够直接通过计算机进行控制、输出，弥补了人工生产的一些误差弊端。

二、数控加工方法以及方案

数控加工方法的选择原则是：同时保证加工精度和表面粗糙度的要求，此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及现有生产设备等实际情况。

而方案的确定则需要根据零件上精度要求较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对于这些表面，要根据质量要求、机床情况和毛坯条件来确定最终的加工方案。确定加工方案时，首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。此时要考虑到数控机床使用的合理性和经济性，并充分发挥数控机床的功能。原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。

三、工序与工步的划分

1、工序的划分：以零件的装夹定位方式划分工序：由于每个零件结构形状不同，各个表面的技术要求也不同，所以在加工中，其定位方式就各有差异。一般加工零件外形时，以内形定位；在加工零件内形时以外形定位。可根据定位方式的不同来划分工序。

按粗、精工序划分加工：根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来进行划分工序，即先进行粗加工，再进行精加工。此时可以使用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件的某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其它表面。为了减少换刀次数，缩短空行程运行时间，减少不必要的定位误差，可以按照使用相同刀具来集中加工工序的方法来进行零件的加工工序划分。尽可能使用同一把刀具加工出能加工到的所有部位，然后再更换另一把刀具加工零件的其它部位。在专用数控机床和加工中心中常常采用这种方法。

2、工步的划分：工步的划分主要从加工精度和生产效率两方面来考虑。在一个工序内往往需要采用不同的切削刀具和切削用量对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述复杂的零件，在工序内又细分为工步。工步划分的原则是：首先，同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分开进行；其次，对于既有铣削平面又有镗孔加工表面的零件，可按先铣削平面后镗孔进行加工。因为按此方法划分工步，可以提提高孔的加工精度。因为铣削平面时切削力较大，零件易发生变形，先铣平面后镗孔，可以使其有一段时间恢复变形，并减少由此变形引起对孔的精度的影响；再者，按使用刀具来划分工步。某些机床工作台的回转时间比换刀时间短，可以采用按使用刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。

四、零件的安装与夹具的选择

1、定位安装的基本原则：力求设计基准、工艺基准和编程计算基准统一；尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面；避免采用占机人工调整加工方案，以便能充分发挥出数控机床的效能。

2、选择夹具的基本原则：数控加工的特点对夹具提出了两点要求：一是要保证夹具的坐标方向要与机床的坐标方向相对固定不变；二是要协调零件的和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还应该考虑以下几点：当零件加工批量不大时，应该尽量采用组合夹具、可调式夹具或其它通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用；在成批生产时才考虑使用专用夹具；零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短数控机床的停顿时间；夹具上各零部件应该以不妨碍机床对零件各表面的加工。夹具要敞开，其定位夹紧机构的元件不能影响加工中的走刀运行。

五、刀具的选择与切削用量的确定

1、刀具的选择：数控加工的刀具材料，要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选用硬质合金；精密加工时，还可选择性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具，并应优选刀具参数。

2、切削用量的确定：合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应该考虑加工成本。半精加工和精加工时，一般应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率和经济性和加工成本。

首先要确定切削深度t（mm）：在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高生产效率。

其次要确定切削速度V（m/min）：加大切削速度，也能提高生产效率。但提高生产效率的最有效措施还是应尽可能采用大的切削深度t。

再次要确定进给速度f（mm/min或mm/r）：进给速度是数控机床切削用量中的重要参数。主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具与零件的材料性质来选取。当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给速度f应该选择得小些。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能决定，并与数控系统脉冲当量的大小有关。

六、对刀点和换刀点的确定

“好的开始是成功的一半”，“转折点对于整体发展影响深远”，对刀点与换刀点的确定关系着数控加工的成败，选择对刀点的原则是：选择的对刀点便与数学处理和简化程序编制；对刀点在机床上容易校准；加工过程中便于检查；引起的加工误差小。

七、工艺加工路线的确定

确定工艺加工路线的原则是：保证零件的加工精度和表面粗糙度；方便数值计算，减少编程工作量；缩短加工运行路线，减少空运行行程。

在确定工艺加工路线时，还要考虑零件的加工余量和机床、刀具的刚度，需要确定是一次走刀，还是多次走刀来完成切削加工，并确定在数控铣削加工中是采用逆铣加工还是顺铣加工等。

参考文献：

[1]杨毅 数控加工的工艺设计《机械工程师》 2001 第2期

[2]陈光明 基于数控加工的工艺设计原则及方法研究《制造业自动化》 2005 第9期