有效改進數控車床加工工藝流程的途徑

摘 要：數控車床的加工工藝流程將對加工質量和加工效率產生重要影響，但是我國對于這一問題的處理上還缺乏規范性指導，這在一定程度上制約了數控車床技術的發展。本文討論了數控車床加工流程中零件工藝性分析、加工方法與工序選擇、路線的確定、工序卡和刀具安裝設計這幾個重要步驟的改進途徑。

關鍵詞：數控車床 工藝 流程 改進

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）-0109-01

在使用數控車床進行加工的過程中，走刀路線及車削參數都是事先設定好之后再輸入計算機控制系統，車床在系統的控制下進行加工。[1]因此，數控車床的加工工藝的流程將對加工質量和加工效率產生重要影響。近年來，我國數控加工水平發展迅猛，但是對于數控車床加工工藝各流程的處理上還缺乏規范性指導，這在一定程度上制約了數控車床技術的發展。本文將討論數控車床加工流程中零件工藝性分析、加工方法與工序選擇、路線的確定、工序卡和刀具安裝設計這幾個重要步驟的改進途徑。

1 準確地進行加工零件的工藝性分析

1.1 加工零件的工藝性要符合數控車床加工的可能性

零件的外形和內孔盡可能采取統一的幾何類型和尺寸以減少刀具的更換次數。零件的工藝的優劣與轉接圓弧半徑的大小和被加工輪廓的高低相關，應注意內槽圓角的半徑不能過小以防止沒有相應直徑的刀具做匹配。另外，還應該統一定位基準，這樣就不會因為工件的重新安裝而導致加工之后兩個面上的尺寸及輪廓位置不對稱。而且工件上要有定位基準孔，也可以將相應的工藝孔作為基準孔。如果以上兩種方式都無法實現，還可以用精加工過的表面作為統一標準，這樣才可以減少兩次裝夾的誤差。

1.2 加工零件的工藝性要符合數控車床加工的便捷性

零件尺寸的標注應以方便數控車床加工為前提。車床加工的零件圖應直接給出坐標尺寸或使用統一基準的引注尺寸。[2]這樣便于尺寸之間的協調，也便于編程，在保持工藝基準、設計基準、編程原點設置與檢測基準的一致性方面帶來很大方便，同時也消除了設計人員對產品裝配等使用特性的顧慮。另外，應注意工件輪廓幾何元素的條件是否充分，在手工編程時要計算節點或基點坐標，在自動編程時要工件輪廓包含的所有幾何元素進行定義，因此在進行工藝性分析時，要注意各幾何元素的給定條件的充分性。

2 選擇適當的加工方法和加工工序

2.1 加工方法的選擇

在選擇加工方法時應該遵循的原則是保證工件表面的粗糙度和加工精度達到標準。[3]能夠滿足同一級別表面粗糙度和加工精度的加工方法有很多，所以在選擇的過程中要考慮零件的尺寸、形狀、熱處理等方面的要求，選出最適合、最高效的加工方法。對于一些精度級別的孔可以采用鉸削、磨削、鏜削等加工方法，箱體表面較小的孔一般選擇鉸孔的方法，如較大的孔一般采用鏜孔的方法。另外，對生產設備的實際情況、生產效率和成本方面的考慮也是必不可少的。

2.2 加工工序的選擇

使用數控車床加工零件，工序應該比較集中。應該盡可能在一次裝夾中完成全部或大部分工序。首先應該根據零件的圖樣，考慮工件能否在一次裝夾中完成整個零件的加工，如果不能，應該考慮如何最大限度的減少裝夾次數和刀具更換的次數。在劃分工步時，要考慮加工效率和加工精度兩方面因素，同一表面的加工順序依次為粗加工、半精加工和精加工，可以先完成一個表面的全部加工，也可以將所有表面的粗、精加工分開進行。

3 確定最佳的加工路線

確定加工路線應遵循的原則應該包括：保證加工路線最短以減少空刀時間和程序段；簡化數值計算以減少編程工作量；確保被加工零件的表面粗糙度和精度。對點位控制的數控車床只對定位精度要求較高，而刀具的運動路線則無關緊要，所以這類車床應以空行程最短的原則來制定走刀路線。另外還要確定刀具軸向的運動距離，這一距離的大小主要受工件孔深的影響。例如，在數控車床車螺紋時，要避免在進給機構減速或加速中切削，因此需要引入距離和超越距離。在車削平面零件時，一般采用立刀側刃進行車削。為保證零件表面質量和減少接刀痕跡，要精心設計刀具的切入和切出程序。[4]車削外表面輪廓時，車刀的切入點和切出點應在零件曲線的延長線上，這樣才能保證零件輪廓的光滑，避免表面產生劃痕。在車削零件內輪廓的表面時，車刀應該沿零件輪廓的法線切入或切出，并且切入點和切出點位于兩個幾何元素的交接點上。并且在輪廓加工時應避免停頓，這是因為在加工過程中車床的各零部件處于彈性變形的平衡狀態下，突然的停頓會使整個系統失去平衡，并在工件表面留下劃痕。

4 數控車床工序卡的制定和刀具安裝設計

4.1 數控車床工序卡的制定

數控車床和普通車床在工藝上有很大區別。數控車床的工序內容較為復雜，由于數控車床的性能極佳再加上造價昂貴，所以它要承擔起普通車床無法完成的復雜工序。另外普通車床不需要考慮工步的問題，但是數控車床需要編程，所以要事先考慮工步的安排、換刀點、對刀點及路線等問題，因此工序卡的制定是不可或缺的。工序卡的主要內容應該包括：編程原點及對刀點、編程說明、車削參數等。其中編程說明應包含程序編號、機床型號、鏡向對稱加工方式、所用刀具半徑補償等內容。

4.2 刀具的安裝設計

刀具安裝設計應遵循的基本原則是：盡量統一工藝、設計和編程的基準；盡可能地減少裝夾次數，爭取在一次裝夾中完成所有加工表面的加工；充分發揮數控車床的效能，避免占機人工調整。另外，車床加工還應該注意當加工零件的數量不多時，應盡可能使用數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要協調零件和機床坐標系的尺寸關系。除此之外，可調式夾具、組合夾具及其他通用夾具，這樣就可以節省生產費用和生產準備時間。[5]

5 結語

在使用數控車床進行零件加工的實際過程中，工藝流程都不是一次性人為確定的，而是通過首件試切后不斷的優化和改進來完成的。對于數控車床加工工藝流程的改進，就是在工藝流程執行的過程中不斷地發現不足、并及時地優化，而且要將結果以資料、數據的形式進行歸納總結，應用到未來的生產中，使加工工藝的流程得到最大限度的改進。

參考文獻

[1]趙藝兵.數控車床加工工藝分析與設計[J].中國制造業信息化，2012，4（6）：39-41.

[2]胡小波.淺談數控車床加工程序的編制[J].裝備制造技術，2011，6（11）：60-65.

[3]王瑞泉.數控加工工藝與傳統加工工藝相結合[J].天津職業院校聯合學報，2007，7（5）：19-22.

[4]程叔重.數控加工工藝[M].杭州：浙江大學出版社，2003，21-24.

[5]唐應謙.數控數控加工工藝學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2000，102-105.