數控加工中工藝設計的原則與方法

賴文鋒

摘要：數據加工的工藝相比于傳統加工工藝，給企業帶來了更大的經濟效益，不只提高了工作效率，還影響了零件的質量。所以研究數控加工的工藝對工作效率的提高，經濟效益有著重要的意義。本文介紹了數控加工中工藝的原則與方法。

隨著社會進步，科技突飛猛進，計算機廣泛應用于機械制造行業中，產生了一項新技術——數控加工工藝。它是數控機床上進行零件加工的一種工藝方法。數控加工零件是是通過編制好的程序來控制機床的各種動作。零件的加工內容和步驟等用數碼代替，輸入到制定的數控系統中，數控系統對輸入的信息轉換成各種信號，控制機床工作中各種動作，實現零件自動化加工。實行了數控加工不僅保證了零件質量的穩定性，還大大的提高了工作效率，增加了經濟效益。

1 數控加工工藝設計原則

設計零件數控加工的工藝過程時應遵循以下原則：

1_1工序最大限度集中、一次定位的原則

一般在數控機床上，特別是在加工中心上加工零件，工藝可以最大限度集中，即零件在一次裝夾中應盡可能完成本臺數控機床所能加工的大部分或全部工序。數控加工傾向于工序集中，可以減少機床數量和工件裝夾次數，減少不必要的定位誤差，生產率高。對于同軸度要求很高的孔系加工，應在一次安裝后，通過順序連續換刀來完成該同軸孔系的全部加工，然后再加工其它坐標位置的孔，以消除重復定位誤差的影響，提高孔系的同軸度。

1.2先粗后精的原則

在進行數控加工時，根據零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，應遵循粗、精加工分開原則來劃分工序，即先粗加工全部完成之后再進行半精加工、精加工。粗加工時可快速切除大部分加工余量、盡可能減少走刀次數，縮短粗加時間。精加工時主要保證零件加工的精度和表面質量，故通常精加工時零件的最終輪廓應由最后一刀連續精加工而成、為保證加工質量，一般情況下，精加工余量以留0.2～0.6mm為宜粗、精加工之間，最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形得到充分恢復，再進行精加工，以提高零件的加工精度，

1.3先近后遠、先面后孔的原則

按加工部位相對于對刀點的距離大小而言，在一般情況下，離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削而言，先近后遠還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件對于既有銑平面又有鏜孔的零件的加工中，可按先銑平面后鏜孔順序進行、因為銑平面時切削力較大，零件易發生變形，先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復，待其恢復變形后再鏜孔，有利于保證孔的加工精度，其次，若先鏜孔后銑平面，孔口就會產生毛刺、飛邊，影響孔的裝配。

1.4先內后外、內外交又原則

對既有內表面（內型、內腔），又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，通常應安排先加工內表面，后加工外表面，應先進行內外表面粗加工，后進行內外表面精加工通常在一次裝夾中，切不可將零件上某一部分表面（外表面或內表面）加工完畢后，再加工零件上的其它表面（內表面或外表面）

1.5走刀路線最短原則

在保證加工質量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節省加工時間，還能減少一些不必要的刀具磨損及其它消耗。走刀路徑的選擇主要在于粗加工及空行程的走刀路徑的確定，因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿著其零件輪廓順序進行的。一般情況下，若能合理選擇起刀點、換刀點，合理安排各路徑間空行程銜接，都能有效縮短空行程長度。

1.6程序段最少原則

在加工程序的編制工作中，總是希望以最少的程序段數即可實現對零件的加工，以使程序簡潔，減少出錯的幾率及提高編程工作的效率，而且能減少程序段輸入的時間及計算機內存容量的占有數。

1.7數控加工工序和普通工序的銜接原則

數控加工工序前后一般都穿插有其它普通工序，如銜接得不好，就容易產生矛盾，最好的辦法是各道工序需要相互建立狀態要求，各道工序必須前后兼顧，綜合考慮，如：要不要留加工余量、留多少；基準面與孔的精度要求、對毛坯的熱處理狀態等，目的是達到相互能滿足加工要求，且質量目標及技術要求明確；各道工序交接驗收有依據。

2.設計方法舉例

（1）在數控銑床上銑削外輪廓零件時，為了保證輪廓表面質量的要求，減少接刀的痕跡，應設計合理的刀具切入和切出時的進、退刀位置。盡量避免沿零件輪廓法向切入和進給中途停頓。盡量不要在連續的輪廓中安排切入和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連續輪廓上產生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。在數控銑床上進行銑削平面外輪廓零件時，一般采用立銑刀的側刃切削，為了保證工件的外形光滑，應避免沿零件外輪廓的法向進刀切入和切出零件輪廓，如果銑刀沿法向直接切入零件，將在零件外形上留下明顯的刀痕。因此應沿著外輪廓曲線延長線切向切入或切出零件輪廓，在切出工件時，應避免在工件的輪廓處直接抬刀，要沿著零件輪廓延伸線的切線逐漸切離工件。這樣可避免刀具在切入或切出時產生的刀刃切痕，保證零件曲面的平滑過渡。

（2）銑削封閉內輪廓表面零件時也要注意刀具切入和切出時的運動軌跡。為了提高加工精度和減少表面粗糙度，在銑削封閉的內輪廓時，因刀具切入、切出不允許外延，此時刀具的切入和切出點盡量選在內輪廓曲線兩幾何元素的交點處或者以圓弧切向進刀。銑凹槽有加工路線：行切法加工凹槽，其加工路線最短，但表面粗糙度差，適用于對表面粗糙度要求不太高的粗加工或半精加工。環切法加工凹槽，其表面粗糙度最好，但加工路線最長。采用綜合法加工凹槽，即先采用行切法粗加工，最終輪廓用環切法再沿輪廓切削一周進行精加工，使凹槽輪廓表面光整，易保證凹槽側面達到所要求的表面質量。而其加工路線介于前兩者之間，此加工路線方案最合理。

3.結語

工藝設計是對工件進行數控加工的前期準備工作，必須在數控編程工作之前進行，因為只有工藝方案確定以后，編程才有依據。根據大量加工實例分析，工藝方面考慮不周是造成數控加工差錯的主要原因之一，工藝設計搞不好，往往要成倍增加工作量，有時甚至要推倒重來。因此，對數控加工中的工藝設計問題進行研究。具有重大實用意義。

參考文獻

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