数控加工工艺范文

导语：如何才能写好一篇数控加工工艺，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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随着中国经济的不断发展，机械制造业也在稳步的向前发展，在机械制造业中数控设备如今已成为必不可少的加工设备，也越来越普及到个体企业里。数控设备的普及应用推动着机械制造业的发展，但如今传统的加工设备仍然存在着机械制造企业中，他伴随着低廉的制造成本会与数控设备。如今机械制造企业在不断思考着，将数控加工工艺与传统加工工艺有机结合在一起，结合两者的优点编制出更合理的零件加工工艺，最大的发挥两加工设备的潜力，是有着重要的现实意义。

1、数控加工工艺与传统加工工艺的比较

1.1数控加工概述

数控加工是将数控技术运用在机械加工中的一种技术，是通过数字信号来控制机床的运动轨迹及加工过程进行实时控制。数控技术在机械制造也的运用大大提高了机械生产效率，且产品的制造精度也比传统的加工技术提高了几个数量级。这种技术起源于上世纪50年代的美国，通过近50年的发展，数控加工技术已经发展到较高的水平，我国的数控加工技术起步较晚，与国外的数控加工技术相比有着较大的差距。

1.2数控加工技术的优点

(1)加工精度高对于加工精度要求高且结构复杂的零件采用数控加工工艺可以缩短加工时间、保证加工精度等优点，数控机床主要是通过程序来控制机床的加工的轨迹，零件的加工质量的稳定性有着足够的保证，而传统的加工方式除了通过工装来保证加高精度外，还受到普通机床的加工精度低、操作的技术水平等影响。如加工的一个较大的深孔时，传统的加工方式是通过镗床趟玩一边孔时，通过回转中心回转180°后镗另外侧的孔的方法，这种方式对镗床本身的回转精度要求高，且会导致两端孔的同轴度较差，若采用一面镗完孔的形式，可能由于主轴伸出太长，造成加工圆孔是刀头出现跳动，导致加工精度不能满足要求，若采用数控机床加工时，由于本身的回转头的精度很高，翻边后镗孔时易找准中心孔，且完全能够保证孔的精度。(2)工艺过程复杂精细数控机床的加工工艺除了必须的进给操作之后，还有详细的换刀工序、主轴变速、开启冷却液等步骤，且需要对工件的加工尺寸进行编程等要求，数控加工工艺内容的编制步骤直接决定了工件的加工质量和加工时间，如加工的进给路线和回程路线的取舍、粗加工和精加工的切削量和切削速度和各种刀具的使用顺序等。在编制数控机床的机械加工工艺时，需考虑的更加精细，如在加工完退刀槽后要注意退刀的位置，避免与其他工件或者机床相撞，在编制换刀程序时，一般只考虑换刀的先后顺序，对换刀的具体工艺不必过多描述，而在传统的工艺上则需详细的描述换刀的具体工艺，所以在运用数控加工时，大大节省了换刀时间和换刀的效率。(3)易加工复杂的零件结构由于数控机床是通过改变与零件结构相配合的运动轨迹，所以数控机械对机械结构的适应性和灵活性比传统的加工工艺好，传统的工艺对加工曲面或者曲线时，一般是通过划线、成形或者样板来加工，这种生产方式作业效率低且精度也低，而数控加工可以通过多轴连动来保证生产质量，而且生产效率也大大提高。(4)劳动强度低数控机床是数控控制加工的，一般能够达到无人值守的要求，只是在零件装夹时需要人工操作，而传统机床是必须通过人工操作的。因此，数控机床在加工时劳动强度更低，且作业环境也大幅改善。

1.3数控加工技术的缺点

数控加工技术的以上优点很多，但并不是所有的工件都适用于数控机床的，如工件尺寸较大且装夹困难时一般需要操作员工靠找正定位的零件；加工量小且易变形的工件，这些工件在使用数控加工时，不能充分发挥数控机床的作用。在加工需要粗加工的零件时，传统的加工方法比数控加工更省时更省钱，如粗车外圆、粗车平面等。因此，在选择数控加工或者传统加工时，应根据现场的需要，合理的选择哪种加工技术。

1.4传统加工技术的优点

（1）相同零件运用传统加工方式比数控加工的成本低；（2）传统机床的维修比数控机床方便；（3）在工件加工过程中，传统的加工方式可以调整，而数控加工调整非常困难。因此，根据上述内容所阐述的传统机床和数控机床的优缺点后，工艺人员应该结合二者的优缺点，编制出合理的工艺流程，充分发挥机械制造企业的人力成本和机床设备成本，提高公司的经济效益。

2、数控加工工艺与传统加工工艺的有机结合

2.1组合加工工艺的使用

数控加工的工艺流程与传统机床加工的工艺流程的区别在于数控加工主要是几道工序，而传统机床是从来料到加工成零件的每一步工序都需编制。因此，在编制零件的加工工序卡片时，将传统加工和数控加工工艺有机结合，完成零件的加工。如在加工一个高精度的阶梯轴时，传统的工序是根据外圆的表面轮廓依次进行粗车，然后在进行精加工，而在使用数控机床的复合循环指令时，可将轴的外圆进行几次循环粗车后，调速后进行精车。此种方法也是使用了部分传统的工艺方法，因此，在使用组合加工工艺时，可提高工件的加工质量，减少工件的加工时间等。

2.2专用机床的使用

无论是使用数控加工工艺还是传统加工工艺，通用的机床一般都不适用于大规模的生产，由于其一次装夹的时间较长，因此只适用于小批量生产，产品种类较多的场合。为了解决单一零件的大批量生产造成的装夹时间过长的问题，就出现了专用机床，专用机床的工艺一般是针对需要大批量生产的工件而制定的，其工艺范围较窄，它是结合工件在运用传统工艺或者数控加工工艺的基础上，根据自身的特点，选择合适的装夹工装，制定出大规模生产所需的机床。

3、如何提高在工艺流程中存在的问题

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关键词：钛合金薄壁零件；数控车削加工工艺；改进措施

钛合金薄壁零件是金属零件的一种，其壁厚小于1mm，且具备结构紧凑、材料消耗量低以及质量较轻的特性，能够在各类工业中充分应用。在对钛合金薄壁零件的精度与质量改善上，数控加工工艺具备一定的作用。

1薄壁零件的数控车削加工工艺分析

1.1相关零件结构分析。由零件图1可看出，此零件的组成部分包含由顺圆弧、圆柱面、内螺纹、逆圆弧等，材料是45号钢，毛坯是内轮廓基本上一样的铸件Φ85mm×50mm。此零件为薄壁件，壁厚为2mm，同时对精度要求比较高。1.2工艺方案的具体设计。操作步骤：①把毛坯的左边夹紧，卡盘伸出长度大概20mm，对右端面进行加工。②对外轮廓进行精、粗加工，且到Φ80mm×13.3mm。③使用Φ26钻头把孔钻通。④对零件内轮廓进行精、粗加工。⑤在螺纹加工的过程中采用G92、G76混合编程。⑥掉头，将总长控制到合理尺寸。⑦对零件外轮廓进行精、粗加工。⑧对工件进行检查，确保零件加工完成。1.3减少与避免薄壁件加工变形的方法。（1）夹具的有效选择：钛合金薄壁零件的强度较弱，壁较薄，一般的三爪卡盘的接触面积较小、受力点也少，倘若在卡盘上进行夹紧的时候用力大，则造成钛合金薄壁零件变形，产生一定的误差，所以可采取扇形软卡爪或开缝套筒。增大其接触面，在工件上均匀布置其夹紧力，进而有效改善工件在夹紧过程中所造成的变形。（2）工件精车、分粗阶段：粗车的时候，切削余量比较大，而如果夹紧力很大的话，其变形也较大；精车的时候，如果夹紧力较小的话，变形也较小，除此之外，在进行精车之前能够进行时效处理，将粗车过程中由于切削力大而导致的变形情况消除。（3）对刀具几何参数合理选用：对钛合金薄壁工件进行精车的过程中，应将刃倾角、主偏角与前角合理增大，将刀尖圆弧的半径减少，确保刀具的切削轻快、刃口锋利，且对于排削顺畅刀柄的刚度标准也高，将切削热与切削力尽可能减少，同时保证车刀的修光刃不能太长。1.4切削用量。①右端面车削工件的主轴转速为300～400r/min，进给速度为F0.1～0.15mm/r；②麻花钻，主轴转速：400～500r/min，切削深度：通孔；③粗车内轮廓，主轴转速：500～600r/min，进给速度：F0.15～0.2mm/r，切削深度：1mm；④精车内轮廓，主轴转速：800～900r/min，进给速度：F0.1～0.15mm/r，切削深度：0.5mm。1.5对加工程序进行科学编写①数控机床为CAK6150P；数控系统为FANCU0i。②车削右端面、粗、精加工圆柱面Φ80mm×13.3mm，运行程序非常简单，使用G01、G00、指令就能实现；③对零件外轮廓进行粗加工，采取G71外径粗车循环指令，注意在进行编程的过程中起刀点的实际直径不能小于Φ85；④采取G73、G71指令进行编程时，精加工步骤的首段只可以单方向进刀；⑤粗加工零件内、外轮廓后时效处理，精加工零件内、外轮廓均用G70指令；⑥内螺纹厚度只有2mm，因此在加工的时候可能变形，对尺寸标准不能有效保证，进而防止螺纹变形，确保零件精度[1]。

2薄壁零件数控车削加工工艺的改进措施分析

2.1改进仿真数控的工艺质量。在改进仿真数控加工工艺整体质量的时候，一定要依据以下程序进行操作：其一，对数控加工公式KU=F进行全面分析。K指所加工工件本身的强度矩阵，U则指工件的具体变形状况。对此公式分析后得出，倘若零件刚度保持在一定环境，工件负载列阵F则和其变形状况U成一定的反比关系，只有采用合理的措施将F值降低或提高K值，才可以对L的变形状况有效降低。2.2推广刀具路径改良措施。在制定刀具路径的时候，一定要充分考虑工件加工进程中所存在的一切变形问题。如果工件存在变形一定会严重影响钛合金薄壁零件加工的整体工艺质量。大部分钛合金薄壁零件强度较低，在进行加工的时候如果实施反复切割和夹紧，一定会造成变形。相关人员在加工的时候，一定要全面考虑刀具路径，并采用科学有效的方法，防止一切变形状况发生。2.3提升零件装夹方式与具体装夹措施。在进行钛合金薄壁零件数控加工的时候，影响其工艺整体质量的重要因素在于零件的方案与装夹方式。钛合金薄壁零件的实际强度很低，在进行加工的时候加紧力度很大的话，则造成相关零件产生变形状况，不利于零件的整体质量与加工准确度。在加工的时候，对于支撑力一定要额外进行增加，从而满足其实际的强度标准。提升零件的抗压力和强度是支撑力的另一目的，通常都是在钛合金薄壁零件强度较弱的位置施加支撑力，然而，夹紧力则不同，它是在强度较大的位置进行施加。只有有效结合这两者，才能在一定程度上提升钛合金薄壁零件的加工精度。

3结语

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关键词：数控；加工工艺；标准化；精准化

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.026

0 引言

当今世界正进行着第四次科技革命，科技革命为现代制造带来了新的方向与挑战。数控技术的标准化和精准化、数控技术的拥有和普及程度成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一[1]。

1 数控加工工艺的特点及流程

（1）数控加工工艺的特点。采用数控加工工艺的处理方法，在具体的操作中对于形状复杂的零件只需修改其零件的加工程序，可以大量减少工装数量。在加工过程中，数控加工工艺能使加工质量更为稳定，加工的精准度更高。数控加工工艺不仅可以解决常规的机床型面，还可以加工一些不规则型面，在多品种、小批量生产的情况下，数控加工工艺技术的生产效率更高，其适用性更为广泛。

（2）数控加工工艺的流程。数控加工工艺需要使用到编程，目前多数采用的是计算机编程，计算机编程是数控加工工艺重要的一环，但是在编程过程中仍需一系列的准备工作和编程后的一些后续工作

2 数控加工工艺标准化方法

数控加工工艺有着其独特的优点，因而在加工中对其加工工艺的标准化方法进行分析更能提高其在数控机床作业中的效率。目前数控加工工艺标准化的方法有：典型工艺法和成组工艺法。典型工艺法和成组工艺法的适用条件和适用对象不同，具体表现如下：典型工艺法适用于一些相对稳定、批量相对较大的零件，而成组工艺法则在一些小批量和非标准结构的零件上优势较为明显。目前在数控加工工艺操作中，约有20%的数控加工工艺标准化操作方法采用典型工艺法，约有80%的加工工艺则采用成组工艺法。

3 数控加工工艺标准化方法分析

（1）零件加工工艺标准化方法分析。零件的结构、特征、尺寸和加工具体要求对零件加工工艺标准有着重要的影响。零件的加工特征有以下几种类型：形状特征、材料特征、精度特征、工艺特征和制造资源特征，零件加工的不同特征表现为不同的加工方法和加工要求。

对于不同特征的零件采用的加工工艺标准流程不同，零件加工工序分为续粗类和清角类，续粗的工序主要用于平顶直侧类存在凸台时的零件中，清角的工序主要用于加工具有槽特征的零件中。在零件数控加工工艺标准中零件的整个加工过程中走刀路线、工序工步以及工艺参数等都比较规范，为了具体说明零件数控加工工艺标准中的方法，在此选取了在零件加工工艺中差异较为显著的两个加工工序来做相应的对比分析。

1）例子1：平顶直侧类零件的加工工艺标准化流程。平顶直侧类零件其形状特征是顶面为直平面，侧面为直平面，且顶面与侧面垂直，其加工工艺标准化流程为：大开粗全部 光基准外形 偏置光基准平面精加工 偏置光平面 光直身等高精加工。2）例子1：平顶斜侧续粗类零件的加工工艺标准化流程。平顶斜侧续粗类零件其形状特征为顶面为直平面，侧面为斜平面或者曲面，顶面与侧面垂直，有多个形状相同的凸台，这类的零件模型则需要采用的是续粗的加工工艺，具体流程为：大开粗全部 续粗 光基准外形 偏置光基准平面精加工 偏置光平面 光陡斜面等高 光直身等高精加工。

可见，对于直侧类和斜侧类的零件，其加工工艺的标准化最大的区别在于续粗这一环节。

（2）成组零件数控加工工艺标准化方法分析。在具体的加工工艺中需按照这些特点进行加工，采用复合零件法和复合线路法两种方法进行具体的操作。采用复合路线法的成组零件数控加工工艺过程需要满足两个特征：一是加工工艺流程长，二是加工工序差异大，这两个不同的特征反映了加工工序的规范性。下面以复合路线法为例介绍成组数控零件加工工艺标准。1）加工工序的选取。按粗精加工工序划分、按不同的加工部位进行划分和按不同的刀具这三种划分类型将零件的加工工序划分为3类[2]。在加工过程的操作中，一般采用由粗到精的加工方式进行层切，因此，成组零件数控工艺的加工工序为：全部开粗 粗加工基准 精加工基准 精加工零件。2）加工方法的选择。数控加工中的走刀路线是数控加工工艺中的重要环节，加工方法的选择不仅决定着成组零件表面的加工质量，还对加工时间有着重要的影响作用。因此，成组零件中数控加工的方法选择就尤为重要，在具体的操作中，是采用粗加工、半精加工、还是精加工还往往受加工材料和加工曲面类型而影响。3）刀具的选择。目前，数控加工刀具已基本上实现了标准化和系列化刀具材料、刀具类型和刀具几何参数三个方面决定着数控加工中刀具的选择。常用的刀具材料有高速钢、硬质合金钢和涂层硬质合金钢等。一般常使用的刀具类型有端铣刀、球头刀和圆角端铣刀等。针对不同的加工区域可以根据区域的尺寸、位置以及零件的尺寸形状等要素来选择合适的刀具。4）工艺参数的设置。工艺参数的设置是决定数控加工工艺是否标准和精准的重要衡量因素。在总结了大量优秀工艺文件的基础上，对零件的工艺参数设置如下：切削速度，主要与刀具所使用的材料有关，一般随着刀具材料硬度的增加而增加，考虑到某些材料硬度较小，因此可以适当提高其加工时的切削速度；切削深度，与数控加工过程中所涉及的硬件因素有关，如机床、刀具以及零件的刚度等，其中主要是受数控机床的限制，一般在零件由粗到精的加工工序中，为保证零件的加工精度，切削深度也在不断减小；进给量，主要与机床的刚度、机床的驱动系统和数控系统有关，一般都是根据实际的经验值进行合理设置进给量。

数控加工工艺对数控在具体的领域中有着广泛的应用，对其加工工艺过程中的标准化进行分析有利于提升数控加工工艺的标准度和精准度，这将有利于我国制造业的进一步发展，也将有利于增强我国的工业综合实力。

参考文献：

[1]王树逵，齐济源.数控加工技术[M].清华大学出版社，2009.

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关键词:钣金数控加工工艺优化

目前钣金数控加工工艺技术越来越多地应用数控设备，如激光切割机和数控冲床等，实现了钣金加工能力的大大提升。钣金件在质量和生产周期方面有了巨大进步，而基于其加工过程的成本消耗较高，落实到冲压模具阶段无法实现保质基础上的大型量化，这就需要通过对现有钣金数控加工工艺应用的升级优化加以解决。

1钣金数控加工工艺特点概述

钣金数控加工工艺相对其它加工工艺方式有着其独有的特点和优势。钣金数控加工中应用包括单冲与转塔两种冲床类型，基于编程系统对整体加工程序进行全面调控，控制钣金件进入冲床作自动化加工。在拥有精度高和模具使用通用水平高的基本特点外，还有着其它的优势特点。尤其在冲切加工工艺中，通过单冲孔加工方式，能够在一整套冲孔机制中实现圆孔和方孔的冲切，且基于零件冲孔需求确定具体的规格并实现良好的冲切加工。同时，对钣金件作连续冲裁加工，应用模具重叠，为钣金零件作孔和切边加工操作，解决了规格相对较大的钣金件的冲裁问题。此外，蚕食加工工艺为钣金件提供大孔径的加工，应用小圆模具就倒圆角规格要求实现规范化加工操作。

2钣金数控加工工艺的应用优化策略

2．1开发实现编程自动化，提升数控程序编制效率

钣金数控加工工艺的突出优势在于数控程序，其自动化数控方式能够极大改变传统的手动编程方式，实现加工过程的自动化，尤其离线编程的使用大大提高了加工的效率与质量。而随着现代工艺要求的不断提高，就需要针对加工效率需求进行编程自动化的进一步升级。基于厂家的发展目标和生产实际，开发多样化与操作性高的编程软件，以自动化体系为基础满足当前行业内厂家生产的操作需求，大大提升数控程序的编制效率和使用效果。可通过三维模型作直接编程，实现对生产过程的材料、成本与加工过程的自动化管理，使得现有的生产管理更加便捷化，生产效率也有了极大提升。

2．2优化加工工艺路线，灵活应用零件套材加工法

现有的钣金零件加工工艺路线程序仍相对复杂，导致生产效率不高，很难满足当前行业竞争的实际需求。为此，灵活应用零件套材加工法，针对展开后的规则零件作套材并排加工，应用长方形切边模具进行零件分离，并同时利用零件微连接点作零件的稳固，保证加工操作的精确性和产品质量。在零件边角处设置几个微连接点，保证其宽度在0．25—0．5mm。同时，在切边模具的选择上，选择5mm或7mm宽度的让位模具，满足零件的规格特点与需求。套材加工可大大提高冲切加工的整体效率，节约约30%加工时间。对于不规则零件加工，使用的套材加工方式应当基于零件的规格作调整排版，实现现有模具的有效优化，满足不同规格零件的标准化加工需求。整体加工过程无需进行多次模具更换操作，保证了加工过程的效率性。

2．3创新应用异形模加工，提高加工效率与质量

蚕食加工工艺是目前钣金加工当中普遍采用的模具加工方式，如零件结构相对特殊，则很容易造成加工过程效率不高且最终产品的外观品质不足，毛刺问题严重，也就很难满足钣金件的质量需求。毛刺问题如通过人工操作去除，还会在无法保证产品质量的同时带来人工安全隐患。为此，创新应用异形模加工，能够有效解决相应问题。在采用蚕食加工工艺完成基本的零件加工后，针对零件特点开发对应的异形模具，对零件产生的刺边作毛刺去除。设置滚筋程序作模具使用规范，应用时作模具的打击头下压即可实现去毛刺操作。在操作同时可同时产生小圆角以实现断面质量的提升。具体的异形模具包括百叶窗和群孔冲切、滚筋等，可针对不同零件的加工需求实现对应的去毛刺操作。异形模具加工对于提高加工效率和减少废料、费用支出有着巨大效用。

3结语

在钣金数控加工工艺要求不断提高的今天，针对钣金加工工艺作进一步的优化，是满足厂家竞争发展需求的重要路径。在数控技术不断发展的过程中，进一步强化数控系统的智能化和网络化，并对数控加工的速度、精度进行进一步升级，才能够追求产品生产效率与质量升级的同时，实现加工制造技术的整体提升，为钣金加工工艺的革新升级创造基础条件。

作者:周亚龙 郑召敏 胡艳平 单位:许继电气股份有限公司

参考文献:

［1］刘强．数控铣加工模具零件工艺优化策略分析［J］．山东工业技术，2016(11):44．

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【关键词】 数控车床 车削加工工艺 工艺分析 车削

一、问题的提出

数控车削加工主要包括工艺分析、程序编制、装刀、装工件、对刀、粗加工、半精加工、精加工。而数控车削的工艺分析是数控车削加工顺利完成的保障。

数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面:

(一)选择并确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;(三)工具、夹具的选择和调整设计;(四)切削用量选择;(五)工序、工步的设计;(六)加工轨迹的计算和优化;(七)编制数控加工工艺技术文件。

笔者观察了很多数控车的技术工人,阅读了不少关于数控车削加工工艺的文章,发现大部分的使用者采用选择并确定零件的数控车削加工内容、零件图分析、夹具和刀具的选择、切削用量选择 、划分工序及拟定加工顺序、加工轨迹的计算和优化、编制数控加工工艺技术文件的顺序来进行工艺分析。

但是笔者分析了上述的顺序之后,发现有点不妥。因为整个零件的工序、工步的设计是工艺分析这一环节中最重要的一部分内容。工序、工步的设计直接关系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的设计不合理将直接导致零件的形位公差达不到要求。换言之就是工序、工步的设计不合理直接导致产生次品。

二、分析问题

目前,数控车床的使用者的操作水平非常高,并且能够独立解决很多操作上的难题,但是他们的理论水平不是很高,这是造成工艺分析顺序不合理的主要原因。

造成工艺分析顺序不合理的另一个原因是企业的工量具设备不足。

三、解决问题

其实分析了工艺分析顺序不合理的现象和原因之后,解决问题就非常容易了。需要做的工作只要将对零件的分析顺序稍做调整就可以。

笔者认为合理的工艺分析步骤应该是:

(一)选择并确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;(三)工序、工步的设计;(四)工具、夹具的选择和调整设计;(五)切削用量选择;

(六)加工轨迹的计算和优化;(七)编制数控加工工艺技术文件。

本文主要对二、三、四、五三个步骤进行详细的阐述。

(一)零件图分析

零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性,选择工艺基准。

1.选择基准

零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点,以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程,又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。

2.节点坐标计算

在手工编程时,要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。

3.精度和技术要求分析

对被加工零件的精度和技术进行分析,是零件工艺性分析的重要内容,只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上,才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。

(二)工序、工步的设计

1.工序划分的原则

在数控车床上加工零件,常用的工序的划分原则有两种。

(1)保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中,粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。 为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响,则应将粗、精加工分开进行。

(2)提高生产效率原则。为减少换刀次数,节省换刀时间,提高生产效率,应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后,再换另一把刀来加工其他部位,同时应尽量减少空行程。

2.确定加工顺序

制定加工顺序一般遵循下列原则 :

(1)先粗后精。按照粗车半精车精车的顺序进行,逐步提高加工精度。

(2)先近后远。离对刀点近的部位先加工,离对刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。此外,先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性,改善其切削条件。

(3)内外交叉。对既有内表面又有外表面需加工的零件,应先进行内外表面的粗加工,后进行内外表面的精加工。

(4)基面先行。用作精基准的表面应优先加工出来,定位基准的表面越精确,装夹误差越小。

(三)夹具和刀具的选择

1.工件的装夹与定位

数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面,尽量减少装夹次数,以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件,通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件,则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外,还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择 。

2.刀具选择

刀具的使用寿命除与刀具材料相关外,还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大,能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下,采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命,提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

(四)切削用量选择

数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S(或切削速度υ)及进给速度F(或进给量f )。

切削用量的选择原则,合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求,以及刀具的耐用度去选择,(下转第90 页)

(上接第81 页)也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则是:粗车时,首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap;其次选择较大的进给量f;最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度υ。增大背吃刀量可减少走刀次数,提高加工效率,增大进给量有利于断屑。精车时,应着重考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高加工效率,因此宜选用较小的背吃刀量和进给量,尽可能地提高加工速度。主轴转速S(r/min )可根据切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000/πD(D为工件或刀/具直径 mm)计算得出,也可以查表或根据实践经验确定。

三、结 语

数控机床作为一种高效率的设备,欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点,除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外,还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺,以得到最优的加工方案。

参考文献

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关键词：耐压薄壁组件；数控加工；余量；超声波测量

中图分类号：TH162文献标志码：A文章编号：1002-2333（2016）02-0227-02

作者简介：王祥（1975—），男，高级工程师，研究方向为机制工艺和真空钎焊技术

0引言

耐压薄壁组件作为某型机载计算机的关键结构件，具有重量轻、耐压强度高、散热效果好的特点。耐压薄壁组件在使用过程中，腔体内部受压，常规使用压力为1MPa，个别耐压薄壁组件在正常使用的情况下，出现鼓包现象，局部产生塑性变形，个别甚至局部破裂，通过分析发现部分壁厚不满足设计要求。耐压薄壁组件通过真空钎焊焊接形成，通过数控加工保证通道壁厚满足设计指标0.8-0.10。因此，数控加工工艺是使壁厚满足设计指标，使耐压薄壁组件安全可靠不破裂的关键。

1组件数控工艺现状分析

耐压薄壁组件框体零件上预留了基准面，焊接校平后在精铣时作为找正基准，确定的加工路线为：找平基准面铣削侧面找正型腔面基准盘铣表面盘铣背面，保证耐压通道壁厚0.8mm加工型腔面。通过对采用该工艺进行加工的5件耐压薄壁组件壁厚测量数据来看，型腔面的壁厚普遍较大，平均壁厚为0.95mm，盖板面的壁厚普遍偏小，平均壁厚为0.63mm。对同一组件测量数据进行分析，发现不同测量点壁厚相差约0.1～0.2mm，而且部分组件表面与通道倾斜了0.15mm，按照耐压通道壁厚0.7～0.83mm的要求，5个组件只有两个合格。对零件和加工过程进行分析，认为主要原因包括：

1）耐压薄壁组件焊接后变形量为0.5～0.7mm，钳工校正后的变形量也有0.2～0.3mm。数控加工时以框体外表面定位，不能完全真实地反映内部耐压通道的位置情况。造成耐压通道壁厚误差较大。后续应改进校平方法，将加工前的组件平面度控制在0.1mm以下。

2）测量数据显示，盖板面壁厚普遍比型腔面壁厚小。分析主要是在焊接时，焊料会流淌到作为定位找平的4个基准面上，使基准尺寸增加，若以原设计基准尺寸加工，会导致型腔面耐压通道壁厚增加。后续数控加工时，可以调整基准尺寸，将盖板面壁厚尺寸0.8mm设置为0.9mm，使得加工后两面的壁厚保持一致。

2新数控工艺路线的制订

原数控工艺路线，以预留基准面作为数控基准，未考虑焊接变形及焊料流淌导致的基准增厚，数铣时一次铣削到位，因此造成壁厚尺寸不合格。为了避免粗基准导致的基准偏差，考虑进行基准修正，先将粗基准铣削至精基准，然后测量，通过测量值进行补偿找正来修正基准误差，因此制定新的组件数控工艺路线为：找平侧面基准铣削两侧面找正型腔面基准，预留余量盘铣型腔表面预留余量盘铣盖板面壁厚检测加工型腔面。同时，由于耐压薄壁组件焊接后变形量为0.5～0.7mm，如不进行适当校平，铣削均无法满足要求，数控加工前组件平面度与后续壁厚保证存在一定的关系。

3耐压薄壁组件加工试验

3.1耐压薄壁组件准备

耐压薄壁组件焊接后总体厚度大于20mm，原校平方法是采用钳工手工敲击的办法进行平面度的校平，校平后平面度大致在0.3mm左右，超出组件最终壁厚公差0.23mm，使后续数控加工来保证壁厚难度加大。鉴于此，对耐压薄壁组件采用热校平设备进行热校平的工艺，热校平设备工作台面为300mm×400mm，满足组件要求，可以整体校平。通过对热校平耐压薄壁组面度进行测量，均能达到0.15mm。

3.2耐压薄壁组件数控加工

在耐压薄壁组件校平的基础上，在北一大隈数控加工中心上采用新的组件数控加工工艺进行数控加工试验。采用平口钳装夹，找平侧面基准铣削两侧面铣削零件左右外形。平口钳装夹，找平4个基准面，预留0.5mm余量加工型腔表面。以铣削的型腔精基准作为盖板面铣削基准，盖板面预留0.5mm余量，铣削盖板面。铣削完成后，用超声波测厚仪进行盖板面壁厚的测量，如图4所示，对测量结果进行记录。根据测量壁厚结果，对组件重新装夹找平，将壁厚较大的部位用0.02mm垫片垫高，如图5所示。以壁厚最薄的地方为零点，壁厚较大的地方高于零点，保证盘铣上表面后，各处厚度接近一致。按照实测值去除余量，如实测值在1.35mm，铣削0.55mm来保证壁厚0.8mm。铣削后再次对壁厚进行测量，测量壁厚在0.76～0.85mm之间，满足设计要求。盖板面壁厚合格后，翻面以盖板面为基准，铣削耐压薄壁组件型腔面，如图6所示。精铣完成后，将耐压薄壁组件取下，对腔体面壁厚进行测量，壁厚尺寸在0.79～0.9mm左右，在设计要求公差内。

3.3耐压薄壁组件C型件加工

根据新工艺试验结论，用该工艺路线对14件C型件进行加工，在盖板面和型腔面均留余量0.5mm，粗铣后用超声波检验实际厚度，按照实际厚度去除余量，保证盖板面壁厚尺寸接近0.8mm。通过对14件耐压薄壁组件壁厚测量数据看，同一组件不同点之间的差值减小后，再加工型腔面后，壁厚接近0.8mm。在批量精加工盘铣盖板面时，实际去除余量是0.3～0.4mm，盘铣后能看到耐压通道的筋条和通道映射在表面，如图7所示，检测壁厚是合格的。分析是因为精铣时余量太小，通道处没有支撑，有微量变形，形成表面波纹。后续加工时，通过试验，将精铣余量增加大为1mm，波纹现象消失。同时在加工盖板面在机床上直接进行壁厚检测时发现，加工现场电源和机床干扰，使得测厚仪的超声波形很不稳定，测量困难，而且现场测量需要占用机床的加工时间，不利于提高效率，决定将加工后的零件取下在检验室测量并记录厚度数据。数控加工完成组件用超声波测厚仪检验盖板面和型腔面的耐压通道壁厚，每个组件的两个面各测量9个点，最小壁厚0.71mm，最大壁厚0.89mm。同一组件不同点壁厚差最大为0.15mm。从数据可以看出，型腔面和盖板面的壁厚接近一致，波动减小，对14件组件的盖板面和型腔面进行平面度检验，全部合格。

4结语

通过对真空钎焊耐压薄壁组件数控加工工艺进行研究，针对耐压腔体类零件采用间接基准来保证壁厚的方法，得出需要通过测量后进行修正补偿加工才能满足设计指标，同时对测量方式，加工余量预留参数等方面积累了经验。通过工艺研究得出耐压薄壁组件优化工艺，该工艺方法对耐压型腔类零件加工具有一定的借鉴意义。

参考文献

［1］王丽洁.典型仪表壳体类零件的数控加工工艺研究[J].机床与液压，2008(7):63-64,68.

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关键词：圆弧轴；数控车削；加工工艺

1 数控机床

与普通机床相比，数控机床具有以下特点：适应性强、加工质量稳定、生产效率高、加工精度高、工序集中、减轻劳动强度。数控机床能实现多个坐标的联动，能完成复杂型面的加工。当改变加工零件时，数控机床只需更换零件加工的NC程序。因此，生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换代。

2 圆弧轴加工

2.1 数控机床选择

在选择数控机床时，即要考虑其生产的经济性，又要考虑其适用性和合理性。数控机床的工作区域尺寸必须与所加工零件的外形轮廓尺寸相适应。选用的数控机床精度应与工序要求的加工精度相适应。选用数控机床应与现有设备条件相适应。即要充分利用现有的设备，又要充分考虑生产的发展方向规模，以及添置新设备的可能性。根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量、生产条件等要求，选用经济型数控车床可达到要求。

2.2 加工路线和加工顺序

加工路线的确定原则主要有以下几点：应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求，且效率高。应尽量缩短加工路线，既可以减少程序段，又可以减少刀具空程移动时间。应使数值计算简单，以减少编程工作量。此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀，还是多次走刀完成加工。

2.3 加工工序编排

在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序。常用工序划分原则有：保证精度、提高生产效率。数控加工要求工序应尽可能集中，通常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。此时可用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，再加工零件的其他表面。对轴类零件，将待加工面先粗加工，留少量余量再精加工，以保证表面质量要求。对轴上有孔、螺纹加工的工件，应先加工表面而后加工孔、螺纹。

3 圆弧轴加工工艺

3.1 零件图分析

图1是某零件的加工工艺图纸。零件长度为138mm，从右到左依次为：长20mm、公称直径为30mm、有2mm的45°倒角的双头螺纹；长5mm、公称直径为26mm的退刀槽；长10mm的53°锥面；长10mm直径为36mm的圆柱面；依次相连半径为15mm的逆弧面、半径为25mm的顺弧面、直径为50mm的球面和半径为15mm的顺弧面；长5mm、公称直径为34mm的槽；长15mm的30°锥面；长10mm、公称直径为56mm的圆柱面。该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面Φ50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。视图正确，表达直观、清楚，绘制符合国家标准，尺寸、公差、表面粗糙度以及技术要求的标注齐全、合理。

分析零件图可知：Φ26-Φ36锥面、Φ30圆柱端面和Φ26圆柱端面表面粗糙度Ra为3.2μm，其余表面粗糙度Ra为6.3μm。零毛坯材料为45#，强度、硬度、塑性等力学性能好，切削性能、热处理性能等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。毛坯下料为Φ60mm×145mm。

3.2 加工方案

经过分析零件的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求，确定如下加工方法：①对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，故编程时不不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。②在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应该进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。③为便于装夹，胚件需在左端，右端面也应先粗车出并钻好中心孔。采用一夹一顶的方式，毛胚选Φ60mm棒料。④用手动中心钻钻孔，再用Φ18的麻花钻，再用镗刀粗精加工。⑤外圆表面：粗车―精车。⑥外螺纹：在精车的外圆表面分数次进给加工。

3.3 加工工序

①工序一加工工艺：a.工件伸出三爪自定心卡盘外145mm，找正后夹紧。b.手动车工件右端面。c.打中心孔。d.用活顶尖顶住中心孔，完成一夹一顶装夹方式。e.用Φ18mm的麻花钻，再用内镗刀粗精加工。

②工序二加工工艺：a.调头装夹，用93°外圆刀车粗车Φ56×142，外径留0.5mm精车余量（以下各粗车直径处均留0.5mm精车余量）。b.粗车Φ30×45外圆。c.粗车Φ36×25外圆。d.用切槽刀车26×5退刀槽，再用切槽刀倒左、右两端C2角。e.用90°外圆刀车右端圆锥。f.用硬质合金尖刀循环车削右端圆弧轮廓。g.用硬质合金尖刀精刀精车工件所有轮廓。h.用螺纹车刀车M30×2双头螺纹。

[参考文献]

[1]詹华西，编.数控加工与编程.西安：西安电子科技大学出版社，2008.

[2]余英良，编.数控加工编程及操作.北京：高等教育出版社，2007.

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[关键词]数控车；加工工艺；流程

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0251-01

引言

数控车床的应用范围很广，它是一种自动化车床，不但能够很好的完成直线和圆弧插补等高精度工作还可以用于直线圆柱、圆弧和斜线圆柱的部件生产，数控车床在加工的过程中拥有一定的优势，在加工的过程中可以自动变速，同时数控车床与普通车床相比加工工艺范围更加广泛，甚至可以加工高精密度的螺纹。数控车床比普通车床的优势还在于它不仅可以应用于工业生产还可以在航天航空等高精尖领域中运用。由于数控车的加工过程在加工程序的控制下是自动化的，所以对加工程序的精确度要求很高，不能有丝毫的差错，否则会导致零件的不合格，这就要求在编写数控加工程序之前要灵活掌握工艺流程。

1 数控车加工工艺流程

1.1 如何制定加工方案

在制定数控车加工方案的过程中，一般都要遵循几个原则：

1.1.1 粗加工在先，细加工在后

一般情况下粗加工与细加工要结合来制定方案，粗加工在先，细加工在后，先粗加工可以在短时间内去除掉毛坯的加工余量，但是尤其要注意细加工后与量的均匀性，这样不但大大的提高了效率还满足了精加工的质量。粗加工与细加工相结合主要是为了使工程表面没有缺陷，使零件的质量和尺寸达到精确的标准。但是有一点要注意，为了避免零件表面有划痕和滞留的刀痕，精加工的最后一刀工序一定要连续完成。

1.1.2 近加工在先，远加工在后

这样做的意义是不但能有效地减少空走刀的次数，还可以缩短刀具移动的距离，最终会提高生产效率。

1.1.3 内表面加工在先，外表面加工在后

这样做的好处是可以减少误差，在加工的过程中由于刀具刚性和工件刚性不足会产生缺陷，而且在加工的过程中由于振动会造成表面和形状的精密度不够，也会产生误差，这样先内表面加工后外表面加工就能有效的避免上述情况。

1.1.4 加工程序段最少

这个原则有一大好处是可以缩短编程和检查的时间，减少走刀次数和路线，有利于提高效率，降低生产成本，增加收益。

1.2 刀削用量

粗加工所遵循的原则：刀削用量要求有大的背吃刀量，还要在保证最佳切削速度的基础上根据车床动力等限制条件增大进给量。遵循这样原则的好处也是减少生产时间，提高工作效率。

精加工或半精加工要遵循的原则：在精加工或半精加工时的切削量要参考粗加工后的剩余量来考虑背吃刀量，粗加工之后表面的粗糙程度决定了它的进给量，精加工的切削速度要求高，这样才能提高加工的质量和经济效益。

切削用量包括背吃刀量、进给量、切削速度和切削宽度等方面，为了减少工作时间，提高工作效率，增加产品质量就要合理的选择这几者之间的参数关系。同时刀具的磨损程度，切削功率的大小、加工质量的好坏都会受到切削用量的影响。举例说明，如果切削速度提高20%，那么刀具的寿命会因为磨损程度相应的减少50%。一是背刀吃量。按照标准来说，背吃刀量都是有一定的依据的，都是很据刀具的刚度、工件和机床来确定，中等功率车床的背吃刀量是8-10mm，精加工的背吃刀量为0.2-0.4mm，半精加工范围是0.25-2mm。在进行粗加工时，除非遇到系统刚性不足或是余量较大的情况可以分为几次进给，否则要尽可能在一次进给时切除。第一次和第二次的背吃刀量要大些，它也有固定的公式：（工件待加工的表面直径-工件已经加工的表面直径）/2.二是进给量。进给量其实是一段位移，是工件转动一周之后车刀沿着进给方向移动的那么一段距离。进给量是数控车切削量的重要参数，进给量是通过每个零件表面的粗糙程度和加工精度并参照机械手册来确定的。粗加工的进给量依据车床进给机构和刀杆的强度等条件，还要参照背吃刀量对于不同的材料和工件尺寸来选择。精加工或者半精加工的进给量要根据表面的粗糙要求、何种材料和切削速度来确定。三是切削速度。切削速度就是刀具切削刀上的某一点相对于待加工表面在主动方向上的瞬时速度。切削速度的大小要根据进给量、背吃刀量和刀具耐磨度来衡量。它也有一定的公式，vc=πdn/1000， d表达的是零件待加工部位的直径，n表达的是主轴转速，vc表达的是切削速度。四是切削宽度。

1.3 刀具和夹具的选择

在实际的操作过程中，对刀具的选择上是有严格的要求的，要根据具体情况进行区分。粗加工要选择强度高和耐用度好的刀具，一般的刀具不符合实际需要，会造成一定的风险；精加工或者半精加工要选择精度和耐用度稍差的刀具，这样可以有效的降低成本，较少资源的浪费。夹具的选择既要有高精度和刚度又要定位基准要正确。

2 结语

随着社会在进步，经济快速发展，提高数控车的加工工艺水平至关重要，虽然数控车间的体制、组织结构、生产活动控制和管理技术的研究已取得重大进步，但是还有很多无法满足工业的实际需求，有的缺乏灵活性和实用性，这些成为了工业生产的主要障碍，所以掌握数控车的工艺流程迫在眉睫，这样不但会提高工件质量还可以缩短生产时间提高工作效率和经济效益。

参考文献

[1] 肖本贤.数控车床全螺纹功能的加工方法[J].机械与电子，1993，（04）.

[2] 沈浩.数控车削中切削用量的多目标优化[J].兰州理工大学学报，2005，（05）.

[3] 田先亮.数控加工中刀具选择和切削用量的确定[J].科技资讯，2007，（24）.

[4] 张哲.提高数控加工中心切削效率的途径[J].工具技术，2004，（12）.

篇9

数控加工（numerical control machining），是指在数控机床上对零件进行加工的一种方法，用数字信息化控制零件加工和刀具移动的加工方法。它是解决零件品种变化多、小批量、外形复杂、零件精度高等问题，也是实现高效率化和自动化加工的有效途径。因此， 在用数控机床进行机械零件加工时， 要充分考虑工艺设计问题对零件加工质量和生产效率的影响。充分考虑数控加工中的工艺问题， 采取适当的工艺措施， 有效地保证数控机床加工质量， 对充分利用数控机床加工精度高的优势、提高生产效率具有现实意义。 

2 图纸分析 

图纸是加工一个产品的依据，真正的了解图纸才能为加工产品打下好的基础，因此要分析图纸中构成零件轮廓的几何条件，知道要加工产品的轮廓形状以及各个方向上的尺寸和精度，判断利用什么机床加工，并确定获得尺寸精度的步骤。样图上给定的形状公差和位置公差是保证零件精度的重要根据。加工时，要根据其给定要求确定零件的测量基准和定位基准，或进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。 

3 辅助设备分析 

数控加工除了需要数控机床以外，还需要一些辅助的工具，正确选用辅助工具对产品的加工和质量也是非常重要的。 

3.1 夹具的选用 

对于零件的装夹按照加工的需要可以不需要限制所有自由度，减少装夹时对工件的变形，同时还要考虑装夹的速度和效率，对于成批量的工具可以制作专用夹具，以缩短产品的加工周期。 

3.2 刀具选用 

对于数控加工除了机床、夹具，刀具也是非常重要的，合适的刀具才能加工出合格的产品。选取刀具时，要使刀具的尺寸适应加工工件的表面尺寸才算合格。在实际生产中，常采用立铣刀来加工平面零件的周边轮廓。要选择硬质合金刀片铣刀来铣削平面；要用高速钢立铣刀来加工凸台、凹槽；选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀来加工毛坯表面或粗加工孔；常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工。 

3.3 量具选用 

最终产品合格与否靠量具测量出的尺寸为准，一般情况下采用与加工精度相适应的通用量具，除必要情况使用高精度量具。 

4 加工顺序分析 

合适加工路线的制定直接关系到加工的时间、加工质量、加工周期以及企业的效益，因此应做到工序集中、加工路线短和辅助时间短。加工时应遵循：（1）由粗到精的原则， 先进行去除量大的粗加工， 再安排一些局部余量较大的半精加工， 最后精加工；（2）先内后外原则， 即先进行内型腔加工工序，后进行外形加工工 

5 加工参数分析 

切削三大要素包括切削速度、背吃刀量和进给量。合理匹配三大要素来确定切削用量，来达到高质高效的目的。粗加工时，最优先考虑的应该是效率问题。所以在选择时首先应该考虑选用大的背吃刀量，在其基础上再次选择大的进给量，最后在考虑选用高的切削速度。精加工时，主要考虑的因素是其产品质量。因其切削余量小，往往首先考虑采用高的切削速度，然后考虑的是小的背吃量和进给量。 

在确定切削用量的同时，还要考虑切削液的合理使用。特别在精加工过程中，此时的切削属于高速切削，所以为了切削精度的保证和延长刀具使用寿命，要考虑采用大流量冷却液或喷雾冷却，使切削区域的切削热迅速传散。 

篇10

关键词:数控 加工 工艺

根据可靠性的定义,数控机床加工工序的可靠度是指该机床在工序规定的条件和时间内加工零件合格的可靠程度,在实际生产中,要提高加工零件的合格率,就要提高上艺规划方案的可靠性,即在工艺规划设计中,选用加工工序可靠度高的数控机床。然而,数控机床加工工序的可靠度越高,就意味着由该机床所完成的零件的加工工序的费用也越多,在实际加工工艺规划设计中,如何根据被加工零件的精度要求,选用不同精度等级的数控机床,使工艺方案的可靠度最大,工艺方案的零件加工费用也最低,两者同时达到最优值,是在CAPY系统设计中应重点考虑的问题。

工艺方案的可靠度主要取决于两个因素,一是工艺方案中选定数控机床本身的可靠度,二是工艺方案中各广义加工工序组合的合理性。操作者的失误率可以通过对员工的培训和加强管理来加以控制。

1.数控加工工艺的特点

数控加工工艺具有以下特点:

1)由于在数控机床加工工件时对加工工艺用的是广义的工序,所以与一般的机床工件加工情况是有区别的,主要在工件的道具使用以及加工录像和配备都有区别。

2)由于每次加工所需刀具均预调装于刀库上,因此,在数控机床上加工工件时刀具配置、安装和使用均不需中断加工过程,使加工过程连续。

2)由于各次加工的刀具都预调装在刀库上面,故要使加工的过程连续,就需要在数控机床加工工件时安装以及使用都不需中断加工过程。

3)较高的加工精度。通常在数控机床上一般一次加工就可达到所要求的精度,不需要分精与粗的加工。

4)工件一次装夹,能完成多个部位和型面的加工,甚至完成工件的全部加工内容,特别是具有多个动力头和四轴以上的数控机床。

之所以要求对加工工艺创成规程的工序内容进行详细制定的要求,并且不能对其随便改动,是因为数控加工工艺的工序一般相对集中。

2.数控加工工艺的决策规则

数控工艺的创成为CNC加工程序的生成准备了必要的工艺信息,而数控工艺决策规则是数控工艺创成的原理与机制,是表征数控加工工艺CAPP系统的基础。由于上述数控加工工艺的特点,决定了在创成式CAPP系统中,数控工艺决策不同于普通机床的加工工艺决策,创成式CAPP系统中数控加工工艺决策规则可归纳为下:

1)数控机床能一次完成工件上有精度要求的加工型面、位的加工,因此,建立有关工件型面、位的加工方法链与普通机床不同。以铣削为例,如某特征,其型面、位加工方法链在普通工艺决策时要分为去余量半精铣精铣,而在数控加工工艺决策中,广义地标定为数控铣,只是在设计CNC程序中分几次走刀或更换不同的刀具和切削同量。

2)在数控机床有四个以上的坐标轴以及多个动力头的情况下,可以通过工件的一次装夹来实现普通机床需要进行多次装夹才能完成的任务的加工。故可以依据一次装夹所能完成的加工的任务,在数控工艺决策时,对工序的内容确定为一道。

3)由于与一般的机床加工相比数控加工时刀具的安装于配置以及使用时有区别的,故在工艺决策中工步归并需遵循刀具的使用顺序与配置和换刀的情况,把普通机床上所不能归并的在数控机床上可以归并成同一工步。

4)数控机床加工工艺决策中的工序排序应符合数控机床工件装夹的特点和刀具配置、换刀、使用顺序等特点。特别是具有多个动力头和四轴以上的数控机床更是如此。

5)需要对数控工艺工序的内容进行详细的描述,要遵循工步相近与遵循工序的规则来对待工艺决策,尽量使工序的内容详尽与简洁。也就是要详细制定工艺决策中刀具与机床和切削的参数以及走刀路线自动选择匹配等规则。

3.加工工艺创成模型

数控加工工艺创成模型(图1、2)的建立包含:

1)要让系统得知零件产品的目标情况需要创建一个任务接受器,能完整的对所处理的对象特征进行描述。

2)对零件知识库的设计主要为了了解与区别于所要处理的各种零件的知识库。

3)对工艺知识库的创建主要是关于进行零件加工工艺时所需达到的约束条件。

4)设计一个能不断获取和更新零件知识库和工艺知识库中内容的接收编辑器。

5)采用基于零件特征型面的数控加工方法建立数控加工基元CNC-ME,该基元是以零件特征为核心的有关特征数控加工信息的实体,是数控加工过程的基本指令,是通过数控加工工艺规则中的数控加工方法、工艺参数与零件特征对应关系匹配形成的。当零件确定后,以组成零件的各特征元素为关键字去搜索相应的知识库,获得最佳的加工工艺方案。

6)建立数控加工基元CNC-ME与制造资源的关系模型,使CNC-ME与制造资源的匹配,产生数控加工工艺基元CNC-WE。

4.数控加工工艺创成过程

数控工艺创成过程分为“正向离散”和“反向集中”、“工艺路线生成”三个阶段。

1)正向离散过程就是将零件分解成各特征要素的阶段,通过扫描零件特征信息库,判断特征类型,读取特征参数,并与数控工艺规则中各特征的数控加工方法进行匹配并优化,确定各特征的数控加工方法即(CNC-ME)。

2)反向集中是各数控加工基元CNC-ME根据数据加工的特点归并而形成的工步、工序直到生成数控加工工艺过程的阶段。在各特征数控加工方法确定后,根据数控机床的加工精度、装夹方法、加工顺序、刀具配置与换刀顺序等情况以及工艺决策上的普通规则(如先主后次,先面后孔等)进行数控加工工序、工步的归并与排序,得到粗略的数控加工工艺过程;根据特征的数控加工方法,利用CNC-ME与数控制造资源的关系模型通过扫描数控机床的能力库,并根据数控车间、数控机床技术参数和零件的总体信息,合理选取数控机床;根据各特征参数,再次对设计的工艺流程进行归并排序,选取加工所需的工装夹具、刀具、量具等工艺装备,创成数控加工工艺流程。最后选取各种刀具的切削参数、工艺参数和走刀路线,形成CNC加工程序。

3)工艺路线生成与工序的优先级和使用的刀具类型有关。首先根据加工工序顺序的特征信息,在知识库中选取与之相匹配的刀具和相应的切削参数、编号。确定每道工序或工步的优先级,利用搜索、排序等方法拟定工艺路线。具体安排中,应先确定加工阶段,在划分了加工阶段后,就可以进行加工类型的选择,通过插入运算将它们依次插到各阶段相应的位置上。在确定加工路线时,一定要对最短路径方法和系统提供的宏指令编程法综合考虑。特别是在进行批量生产或大型模具制造时,一定要采用最短路径法生成工艺路线,这样虽然在编程上比采用宏指令技术要麻烦点,但却能最大限度地发挥数控机床的效率,缩短制造周期,提高生产率。

5.基于加工中心的数控加工工艺

5.1加工零件合理选择

采用加工中心加工零件的目的是提高并稳定加工质量,较大幅度地提高劳动生产率,改善生产管理及工艺管理方式,最终获得显著的经济效益,但不是所有的零件都适合采用加工中心完成加工。加工中心主要适宜加工结构复杂、工序长、精度要求高、工艺内容丰富、可加工性差,且采用普通机床加工时间长、工艺装备多、工艺流程长、效率低并需多次装夹和调整才能完成的零件。工序单一或简单、不能充分发挥加工中心自动换刀功能的零件,以及加工时间较长、刀具用量少的零件则不宜采用加工中心加工。

5.2加工工艺路线的优化

加工中心加工零件的工艺路线是工艺设计的主要内容,它对加工中心的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题有着直接的影响。在保证加工精度和最大限度地提高生产率的前提下,设计加工中心的加工工艺方案时,应尽量做到工序集中、工艺路线最短、空行程和其他辅助时间最少,具体如下:

(1)要尽可能通过完成各个可以加工的表面来对辅助的时间进行缩短,工件装夹的次数进行缩减,主要针对一次定位装夹中。

(2)解决好传统加工与数控加工的合理衔接,尽量在普通机床上完成大切削量粗加工,以提高数控机床的利用率和刀具寿命。

(3)加工中心换刀时间一般较长相对工作台的回转的时间,为了减少空城时间以及换刀的次数,如果对工件没有特别的要求,通常对加工顺序是按刀具来划分的,也就是用同一把刀具加工完所有能加工的部位后,再使用下一把刀。

(4)对于位置精度要求不高的孔系加工,可按加工路线最短的原则安排孔的加工顺序;但对于位置精度要求较高的孔系加工,为避免反向间隙对孔的位置精度的影响,则要慎重考虑。

6.结语

CAPP系统在推进企业生产中工艺标准化和自动化方面起着不可估量的作用,日趋完善。但要充分发挥CAPP系统和数控机床的效率,高素质、经验丰富的一线操作员和工艺技术人员是必不可少的。

机床加工过程中的误差因素很多,提高机床加工精度有很强的实践性,它和实际生产条件及生产工艺有很大关系。要想生产出精度很高的产品比较困难,这需要工艺人员不断尝试,通过积累每次工艺数据,来验证自己的设计数据,并在以后的设计中予以更正。

参数文献:

[1] 李冶均等.计算机辅助工艺设计―CAPP.成都:成都科技大学出版社,2008.

[2] 机床数控技术翻译组译.机床数控技术.北京:机械工业出版社,2007.

[3] 胡 伟等.CAPP系统的设计和执行方案研究.机械工艺师,2008