数控加工工艺设计原则及方法分析

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摘要：数控加工技术是一项具有高难度、挑战性的工业制作技术，对于这种高难度技术要耗费更多的人力物力。对于数控加工这一项技术的工艺设计原则和方法进行研究和探讨有利于改进数控加工的工艺设计原则和方法，使得数控加工这一项技术不断改进升级，提高生产的效率。本文通过了解数控加工的含义及特点，有针对性的分析其加工工艺性，探讨数控加工的工艺设计原则和方法，并通过实例进行具体阐述，从而推动数控加工技术的发展。

关键词：数控加工；工艺设计原则；工艺设计方法

数控加工技术是加工技术改进过程中一项重大改革成果，在传统加工方法中所用的工艺方法较为单一，但是数控加工技术的工艺方法中不仅融合了传统加工方法，而且在传统加工方法的基础之上结合了铰等一系列方法，数控加工技术是复合型的，它集合了传统各种方法的长处，博采众长。数控加工技术功能性如此之强大，研究数控工艺设计的原则及方法，改进数控加工技术的性能变得尤为重要。

1数控加工的含义

数控加工技术是区别于传统加工技术而言的，指的是在工艺过程中直接将原材料向成品转化，直接对生产的对象的形状、尺寸、相对位置和性质等部分或全部进行了改变，使其成为成品或半成品的生产过程。从概念中我们就可以了解到数控加工技术的一个重要特性，就是数控加工技术准确性。传统加工技术有被称为机械加工技术，指的是在工艺生产过程中将毛坯材料，通过机械手段改变其形状、尺寸、相对位置和性质，从而使得原来的毛坯材料成为适应生产需要的零件的生产过程。由此可见，数控加工技术实际上是传统机械加工的集合体，它是将一个个的机械加工技术集中在一起，并通过技术手段进行控制，比传统的机械加工方法相比具有更高的精准性和较高的自动化性能[1]。数控加工区别与传统机械加工的具体区别还体现在如下方面：第一点，设计内容具体化，数控加工工艺的设计相当的复杂，想要一次性完成众多机械加工方法就要将内容设置的具体而且详细，每一步的工序都要参与其中，丢掉一项数控加工技术就可能无法达到预期的结果；第二点，工序简化，虽然数控加工技术在设计上十分复杂，但是在执行的工序上却大大的简化，因为数控加工技术本身就具备高精准和自动化的性能，原本需要很多不同种类的机械加工技术在数控加工技术中，一次性就可以完成。

2数控加工的特点

在实际的生产活动过程中，通过对数控加工技术的大量实例进行分析我们不难发现，数控加工技术的特点。第一点，数控加工技术设计工艺十分严密，设计内容相当复杂。数控加工技术是直接将原材料直接加工成成品或半成品的一项生产过程，在生产过程中直接加工成成品或半成品意味着工序步骤的减少，操作过程简化，但是对于数控加工技术的设计提出了更高的要求。所以数控加工技术的设计中考虑的因素需要更加全面，内容要更加具体，设计过程需要各个步骤紧凑衔接，达到一个可以正常运作的水平，在正常运作水平达到之后还要对其具体内容进行优化，不断调整数据，进行分析再改进，达到一个设计的要求的标准水平。第二点，数控加工技术更加具有复合性，是各种工艺的集大成者。数控加工技术具有强大的加工功能，可以将原料加工成符合工艺标准的成品，中间经过了一系列的复杂工艺，在传统机械加工中，每一项工艺都需要专门的工具和专门的工作人员来进行操作，这样的做法造成了人力物力的浪费。零件在一个个工序之间来回周转，每一道工序中的操作人员也不一样，在操作过程中一些小的问题和瑕疵，因为没有及时的沟通和注意，会导致零件在下一个工序时，由于加工不当变成了不合格的废弃零件。而数控加工技术基本一次成型，减少了零件的来回周转，从而提升了零件加工的精准度，也减少了不必要的浪费，节约了生产成本。

3数控加工工艺性分析

3.1数控加工的合理性分析。对于零件的加工，不能不结合零件的具体加工要求，盲目的追求数控加工。在零件加工之前应对零件加工过程进行分析，选择出适合的零件加工方法。一些普遍适用的零件，即使在普通机床上进行生产也完全能够进行，因为许多需求量大生产工艺相对简单的零件加工，普通机械加工技术在大量的生产工作实际过程当中，不断的进行工艺的改进，改进后本身的生产技术水平完全能够满足这些零件加工的需求；还要一些零件不需要全部进行数控技术生产，只需要将核心技术用于数控加工进行生产即可，如果一味的追求数控加工生产，会给数控加工技术带来更多的繁琐的步骤，耗费较多的设计工序，就不如将数控加工技术和机械加工技术结合起来，让产品生产成本降低，优化产品生产结构，达到经济效益的最大化。由此可以总结出数控加工合理性的两个因素分别是：第一个因素，加工零件的复杂程度，对于加工起来复杂程度高的，要求精确度高的，品种种类较多的，但是生产规模市场需求量相对较小的，采用数控加工技术进行加工，会花费较少的人工成本，也会减少产品的不合格率，能够带来较大的经济效益。第二个因素，根据加工零件的性质和工艺要求进行分类加工。将不同类别的加工零件采用不同的数控加工技术，以获得生产配置的最优化，减少数控机床的损坏率和利用率。尽量不要将原材料直接在数控加工机床上进行直接加工，尽量将原理通过普通机床进行粗大加工，将其加工成零件的毛坯，再将毛坯料加入到数控加工机床上进行生产，提高经济效益。3.2数控加工的工艺性分析。对于数据加工工艺性分析，主要应从数控加工的可行性和方便性这两大方面进行考虑。所以考虑可行性和方便性这两大方面，就要从数控加工设计的图纸进行分析。首先，分析零件设计图纸中所标注的尺寸是否具有可行性，是否符合数控加工编程设计的方便性。要考虑设计图纸上标注的尺寸是否能正确构成数控加工技术，还要考虑设计图纸上所建立的几何形状能否在数控编程中体现出来，数控编程分为手动编程和自动编程两种类型，在设计数控加工时一般会采用手动编程进行模拟，以验证其操作的可行性[2]。但在这样的验证方法也存在着一定的弊端，手动编程中零件轮廓的基本坐标是由手动计算构成的，但是在自动编程中零件的几何形状是由系统根据数据自动生产的，如果设计图纸上某一坐标标注错误或模糊，则在自动编程中无法继续进行自动编程。其次，要分析的是各个零件加工的工艺性与数控加工技术符合的程度。在前面我们应该介绍过了数控加工技术的特点，内容过程严密设计内容复杂和高度的复合属性。对于加工的零件要求的工艺性是否需要进行数控加工，对于只需要进行简单加工的零件，不必动用设计复杂难度大的数控加工设计；还要分析对于加工的零件是否需要较多的生产工艺和步骤，对于只需要一两步进行简单加工的零件，不必采用数控加工技术。对于加工技术要求精密性不高的加工步骤，也不必用数控加工技术。

4数控加工的工艺设计原则

4.1工序最大限度集中、一次定位原则。数控加工技术本身就是集各种普通加工技术于一身的复合型的，在数控加工的工艺设计时要尽量将其工序最大限度的集中在一起，这样可以减少零件加工过程中周转的次数，减少加工工艺上的误差，避免人力物力的浪费。尤其是对像同轴打孔加工的零件最好是一次性定位避免重复性打孔带来的误差，避免造成失误，使得零件不合格。4.2先粗后精的原则。在进行数控加工的工艺设计时，应该按照零件从原料到成品的制作工序进行，分别是原料———半成品———成品的顺序，进行工序安排。在对原料加工时，应根据原料的特点，选用锋利硬度大的刀具进行加工，对于成品阶段的加工，应该选用精确度高、较为灵敏的刀据进行加工。4.3先近后远、先面后孔的原则。对于零件的加工过程中，距离刀点的远近下刀的顺序应该是先近后远，这样可以减少刀具空挡滑行的距离，减少不必要的浪费。在加工如车削面这类带有面的零件时，应先对面进行加工，待面的加工完成后，前面先进行加工的面已经恢复到加工前的状态，此时再打孔可以提高打孔位置的准确度[3]。4.4先内后外、内外交叉的原则。对于那些具有内面和外面两个面的零件，数控加工工艺设计原则应是先对内外两个面进行粗加工，加工时也是先内后外，在粗加工完成后再进行内外面的精细加工。4.5刀具最少调用次数原则。在数控加工时，应尽量避免多次调用刀具，在对零件进行加工之前应对加工零件进行分析，选用哪种刀具最为合理，更换的次数最少。4.6附件最少调用次数原则。在数控加工的工艺设计原则中，对于附件的要求是在保障零件质量的前提下最好一次都不要调用附件，调用的附件次数越多，成本就越大。4.7走刀线路最短原则走刀线路最短，可以使加工的时间缩短，但是如何使走刀线路最短还需要对零件进行分析，找合适的换刀点，合理安排走刀路径。4.8程序段最少原则。数控加工的工艺设计中对程序段也提出了要求，在数控加工技术中尽量将程序段控制在最少段，并能保证其功能的实现。程序段越多，耗费的精力越多，可能会出错的点反而也会越多。4.9数控加工工序与普通加工工序衔接原则。数控加工技术很少自己单独完成零件的加工，很多时候需要与普通加工技术进行配合，所以数控加工技术与普通加工技术的工序之间要相互配合，标准统一才能进行好零件加工。4.10特殊情况特殊处理原则。即便我们严格按照规定的数控加工的工艺设计原则进行工作，但是在实际的生产过程当中也会出现这样那样的状况和问题，这些特殊问题的处理原则需要灵活机动，根据实际情况来进行调整，不能死套规矩，一成不变让事情无法得到妥善的解决，一切以安全生产，保值增值为准。

5数控加工的方法

5.1事前分析。在数控加工工作进行之前要做好充足的事前分析工作，首先就是认真分析加工零件的图纸，分析设计图纸有无明显的不可行的错误，在没有明显错误之后，应对图纸进行进一步分析，为零件选用最为合适的加工方法，选用最优工序。5.2方案设计。在确定哪些工序需要进行数控加工之后，根据零件特征和机床的性能特点，安排最为合适的方案，进行加工，提高生产效率，实现利益的最大化。5.3工序细化。加工工序包括两个主要方面，一个是粗加工另一个是精细加工。在粗加工阶段尽量使用普通加工的方法，减少数控加工的损坏率，在精细加工阶段，应主要采用数控加工的方法，数控加工的高精准性，可减少零件的不合格率。5.4数控夹具运用。数控夹具的合理使用可以缩短生产时间，提高生产效率。要想合理利用数控夹具，就要从数控夹具和、机床坐标方向和零件的尺寸关系三方面入手，保持三方面的协调作用。5.5切削用量的合理选择。确定切削合理用量要充分考虑机床的基本性能和加工能力，依据零件的要求来确定。

6结束语

数控加工的工艺设计原则及方法的研究需要在大量的实践过程中反复实践得出研究，大量的研究基础上总结得出了这些最为基本的原则。这些原则和方法又将指导生产工作，为生产工作创造更高的经济效益。

参考文献：

[1]许清海.基于数控加工工艺的工艺设计原则及方法研究[J].设备管理与维修，2017（13）：105-107.

[2]刘暑平.基于数控加工的工艺设计原则及方法[J].现代制造技术与装备，2017（3）：108-109.

[3]张敬，张杰.基于数控加工的工艺设计原则和方法分析[J].科技资讯，2017，15（32）：81-82.

作者:李文华 单位:吕梁学院