数控加工工艺设计及步骤分析

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摘要：本文从数控加工工艺的特点入手，着重分析了数控加工的工艺性和数控加工的设计原则，并探索了数控加工的设计步骤，以促进数控加工工艺的发展。

关键词：数控加工；工艺设计；原则；步骤

工艺设计是数控加工的重要内容，在数控加工的过程中居于重要的导向地位。如果设计人员没有合理安排数控加工的工艺设计，很容易导致数控加工过程中的错误，增大数控加工的工作量，进而造成材料、人力资源等资源的浪费。因此，合理的数控加工工艺设计是数控加工工作开展的基础。因此，数控加工工艺设计成为数控加工的首要工作，数控加工技术人员积极探索数控加工工艺的合理设计。研究数控加工工艺设计原则和步骤不仅能够优化数控加工工艺设计，而且对数控加工技术的发展有着深刻意义。

1数控加工工艺的特点

根据数控加工经验分析，大多数数控加工失误是由于计算编程不细致和工艺技术考虑不周全导致的，因此，在数控加工设计的过程中必须注重数控加工的细节，合理设计数控加工工艺的方案。并且，数控加工工艺具有内容具体、工艺技术复合性强的特点。其中内容具体主要指数控加工的工序和用具较多，需要全面考虑数控加工中每一个细致的环节。而且，数控加工的内容比较复杂，只有将每一个加工细节做好，才能够使所有复杂的环节整合起来，形成高效的数控加工。而数控加工的工艺技术复合性主要指在数控加工过程中需要采用攻丝、铰、铣等多种工具，并且，数控加工运用多种工具将各种工序集合了起来，减少了零件和夹具的使用，提高了数控加工工艺的精度和效率。另外，数控加工工艺需要做好准备工作，在程序编制之前完成自动编程或手动编程，并作好技术准备工作，合理分析数控加工过程中的技术问题，以实现数控加工设计的优化。

2数控加工的工艺性分析

2.1数控加工的合理性

数控加工过程中的零件审核加工具有合理性的特征，在选择数控加工内容的时候需要根据工作现状选择合理的加工内容，不能将数控加工机床当作普通的工作机床。并且，在选择数控加工零件的时候，不能将零件所涉及的所有内容进行加工，而要对其中最需要进行数控加工的零件进行加工。另外，数控加工的工序较为复杂，对加工工艺的精确度要求较高，需要采用合理的加工工艺和加工内容来实现数控加工的经济性。同时，数控加工技术对不同的零件有着不同的技术要求，因此，数控加工事先分类加工零件，并为加工零件寻找最合适的数控机床，以提高数控加工生产效率。

2.2数控加工的工艺性

数控加工的工艺性具体包括数控加工的可行性和数控加工的方便性这两个方面。因此，在数控加工之前需要事先分析数控加工的工艺性。首先，数控加工人员应对数控加工设计图纸中德数据进行分析，判断数据是否符合数控加工编程。具体来说，数控加工工艺应合理分析数控加工图纸的几何元素和尺寸标注是否合理，确保数控加工数据条件的充分性；其次，数控加工人员应对图纸中的加工部位和加工工艺结构进行分析，合理掌握零件数控加工的特点。具体来说，数控加工技术人员应判断零件外形和零件内腔的类型和尺寸，尽量选择统一尺寸的零件，以减少刀具的使用，并且，数控加工人员应对零件基准定位的可靠性进行分析，采用统一的定位标准，避免数控加工过程中的位置误差；最后，数控加工人员应对零件的精确度条件进行分析，保证零件加工技术和加工环节的精确性。具体来说，技术人员应充分了解零件加工过程中的工艺路线和加工工具，采用精细工艺的手法进行数控加工。

3数控加工工艺的设计原则

3.1一次定位原则

在数控技工的过程中，要十分注重数控加工工序的集中性，最大限度地将机床加工的全部工序或大部分工序在一次加工过程中完成，以减少工件夹装次数和机床的使用数量，减少机床加工过程中的工序误差，提高数控加工生产率。并且，在数控加工中，应在一次安装之后再处理孔系加工，并采用连续换刀的方式来完成全部的孔系加工，消除加工过程中重复定位的现象。

3.2先粗后精原则

在数控加工过程中应根据零件的刚度、精度等因素来对加工工序进行划分，先进行较为粗略的加工工序，再进行较为细致的加工工序，将粗略的加工工序和细致的加工工序分开。并且，数控加工人员应再处理完全部粗略加工工序之后再对细致加工工序进行精加工。另外，数控加工应该按照由表及里的顺序进行，先进行表面的数控加工，再进行内部结构的数控加工。

3.3由远及近原则

根据加工刀点和加工部位之间的距离来计算，在加工过程中一般先加工离刀点较近的距离，以减少刀具的空间移动。并且，在车削的过程中要遵循先近后远的原则，保持半成品和坯件的刚性，进而优化其切削条件。另外，在对于镗孔和铣平面的零件加工，需要先对铣平面进行加工，再对镗孔进行加工，以避免铣平面加工过程中较大的切削力度对零件的损害，进而保证零件的功能性。

3.4最少用刀原则

在数控加工过程中为了减少数控加工的时间和数控加工的换刀次数，需要遵循最少用刀的原则，按照所用的刀具来确定加工的步骤和加工顺序。并且，数控加工技术人员需要集中同一刀具的工序进行加工，使用同一刀具来完成加工零件的编面切削部门，减少换刀时间，避免同一把刀具的多次使用。另外，在装夹过程中，数控加工人员应再加工完一种刀具工序之后，再换其他刀具进行加工。

3.5附件最少调用原则

在保证数控加工质量的基础上，数控加工人员应坚持附件最少调用原则，将涉及同一附件的程序一次性完成，并且在每次使用附件的过程中最大限度地对加工零件进行切削，减少同一附件的多次安装和调用。

3.6走刀最少原则

在保证数控加工质量的基础上，数控加工人员应坚持走刀最少原则，以节省数控加工的时间，减少数控加工过程中的资源消耗和刀具磨损。而数控加工过程中走刀路径需要根据零件的轮廓确定，选择最合理的换刀点和起刀点，合理安排走刀路线的空间衔接，最大限度地缩短走刀行程。

3.7程序段最少原则

在数控加工工艺设计的过程中，大多数设计人员都希望运用最少的程序段来实现对数控加工零件的控制，简化数控加工程序，在保证数控加工误差的同时，保证数控编程效率，减少数控加工程序输入的时间和数控加工计算机设备的内存量。

3.8与普通工序衔接原则数控加工经常与普通工序相交叉，这就要求数控加工与普通工具能够实现良好衔接，如果数控加工和普通工序衔接不好很容易导致数控加工和普通工序之间的矛盾。因此，数控加工应坚持与普通工序衔接的原则，使每一道工序能够先后照应，以达到数控加工和普通工序的要求，保证数控加工质量。

4数控加工工艺设计的步骤

4.1加工方案和加工方法的确定

首先，加工方法的选择需要保证加工零件表面的粗糙程度和林间表面的精度，合理考虑加工零件的形状和尺寸大小。例如，当加工零件尺寸较小的时候可以选择铰孔，而加工零件孔径较大则需要选择镗孔；其次，加工方案的确定需要考虑加工零件的表面加工和内部加工，充分了解零件加工的要求，根据加工零件表面的粗糙程度和精度来确定合适的加工工艺步骤。

4.2加工工序的划分

首先，数控加工需要合理划分零件加工的工序，具体来说，零件加工工序应采取集中性原则，尽可能在一次加工过程中完成大部分的加工工序，以节省加工时间，提高表面加工质量；其次，工步的划分需要充分考虑数控加工的效率和数控加工的精度，根据数控加工的精度和效率来划分加工的步骤，保证加工步骤的合理性。

4.3刀具的确定

首先，刀具的选择。数控加工需要充分考虑刀具的选择，以保证数控加工质量。为此，在编程的过程中，数控加工刀具选择应充分考虑零件的材料，根据零件材料来选择合适的刀具。在生产过程中，要根据零件的类型来选择刀具。例如，平面零件的轮廓加工通常采用立铣刀进行加工，而在切削平面的过程中多采用合金刀片类的铣刀；其次，确定切削量。数控加工过程中的切削量主要包括切削速度和切削深度。其中，切削速度主要指切削过程中的运动大小，而切削深度主要指切削过程中的背吃刀量，合理的切削量既能够保证切削工序质量，又能够减少切削时间，提高切削效率。

4.4确定对刀点和换刀点

首先，对刀点的确定。对刀点主要指切削过程中工件运动的起始点。对刀点的选择需要根据编程，选择便于数据处理的地方，以减少数控加工过程中的数据误差；其次，换刀点点的确定。换刀点主要指刀架转换的位置。数据加工人员可以随意设定换刀点，也可以根据零件特点选择固定的换刀点。

4.5加工路线的确定

首先，加工路线的确定应保证加工精度，选择最优加工路线来提高生产效率。并且，数控加工路线要根据编程的要求选择，保证编程的方便性。另外，数控加工路线选择需要充分考虑刀具的轴向运动和辅助尺寸；其次，数控加工人员应充分考虑数据加工路线的合理性，避免平面零件延长线上的切口和零件表面的切口痕迹，选择零件轮廓的交叉点作为路线的切入点，以保证零件表面和轮廓的光滑性。

作者:张祥 单位:四川科技职业学院汽车交通学院

参考文献：

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