數控加工的工藝設計

牟影

摘 要：數控加工的工藝設計是將普通加工工藝與計算機相關技術有機結合在一起發展而來的，該文針對數控加工的工藝設計進行了具體的探討。通過對數控加工的概念及其發展、數控加工的內容闡述，簡單說明了數控加工的內涵。另外詳細介紹了數控加工的工藝設計特點、方法、過程及數控加工的工藝設計應注意的問題。

關鍵詞：數控加工 工藝 設計

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0053-01

隨著科學技術的飛速發展，機械加工技術也與時俱進地更新換代，工藝要求也逐漸變得嚴格。為了保證加工成品的合格率，必須調整工作里的每個細節。提高產品的精度避免成品不合格造成的負面影響。隨著不規則形狀零件對現代機械技術發展的挑戰越來越高，加工技術的提高也急不可待。數控加工工藝取代傳統加工技術成為主要加工技術也是時代發展的潮流。

1 數控加工的內涵

1.1 數控加工的概念及其發展

數控加工是指在機床上利用數控技術對零件進行加工的一個過程。數控加工和非數控加工的流程從整體上來說是大致相同的。但在技術上卻大相徑庭。采取數字信息控制加工零件的數控加工方法是針對零件種類多樣、相同型號產量少、結構復雜、精度要求高等現實狀況達到高效化和自動化加工的有效方法。數控加工的發展方向是高速和高精度。20世紀50年代，MIT設計了APT。APT具有程序簡潔，方法靈活等優勢。但也有很多不足之處如對于復雜的幾何形狀，無法表達幾何即視感[1]。為修正APT的不足，1978年，法國達索飛機公司開發了CATIA。這個系統有效的解決了幾何形狀復雜、難以表達即視感的缺陷。目前，數控編程系統正向高智能化方向發展。

1.2 數控加工的內容

數控加工的內容有挑選適宜在數控機床上加工的零件，對數控加工方案進行確定；詳細繪制所加工零件的圖紙；確定數控加工的詳細流程，如具體工作的分工、工作的前后順序、加工器具的選擇與位置確定、與其他加工工作的銜接等；修正數控加工的流程；確定數控加工中的允許誤差；指揮數控機床上一些工藝部分工作等。

2 數控加工的工藝設計

2.1 數控加工的工藝設計特點

采用數控加工的工藝設計具有加工程序簡單，解放枯燥工作的勞動力等特點。改進了傳統機床工藝的工序繁多，勞動強度大的弱點。如此便使數控加工工藝設計形成了自身的獨特的特點。正常來講，數控加工的內容要比傳統機床加工的內容繁多。數控加工的內容非常精確、工藝設計工作十分邏輯明確。數控加工的工作效率非常高。零件在一道工序中能完成多項工作項目。而這些工作如果換成傳統工藝則需要多個步驟才能做好[1]。所以，數控加工具有工作效率高的特點。將傳統加工工作中的幾個步驟在數控加工工藝中濃縮成更少的工作步驟，這讓零件加工所需要的專業工具數量大幅下降，零件需要加工的工序和所用時間也節省出很了多，進而大大提高所加工產品的成品率和生產效率。此外，在普通機床加工時，很多具體的工藝問題如加工時各類工序如何分類和順序如何安排、每道工序所使用工具的形狀大小、如何切割、切割多少等，在實際工作中都是靠工作人員根據自己的多年工作經驗和習慣慢慢鍛煉成的純熟的技巧來解決的。傳統加工的工藝設計正常情況下不需要加工人員在設計工藝流程時做出過多的計劃，實際工作做好就可以了。而在數控加工時，每個實際工藝問題必須事無巨細的都考慮到，而且每一個細節都必須在程序編輯時編入完全正確的加工指令，其結果也會是非常精細，這是數控加工最大的特點。

2.2 數控加工的工藝設計方法

工藝設計的任務就是明確零件的什么部位需要數控加工，經過什么流程，如何確定這些流程的前后順序等等。通常在數控加工時確定零件加工的工作步驟有如下幾種方法：按所使用的工作器具確定。為了減少切換工作器具次數，節省時間，可以采取將同一種工作器具集中使用的方法來確定工作步驟。在一個工序中使用同一個工作器具的全所有步驟率先集中，統一完成后然后再使用第二種工作器具進行該種工作器具所要加工的所有步驟，以此類推。平面孔系零件一般使用點位、直線操控數控機床來加工，制定加工的工作步驟時，著重于控制加工精度、成品率和加工所需時間。旋轉體類零件通常使用數控車床或磨床加工。在車床上加工時，一般加工成品冗余多，使用粗加工方法。數控車床上用到低強度加工器具加工細小凹槽的情況很頻繁，因此適于斜向進刀，一般不要崩刃。平面輪廓零件一般使用數控機床加工。方法上應該著重把控切入與切出的方向。使用直線和圓弧插補功能的數控機床在加工不規則零件的曲線輪廓時，一定要用最短的直線段或圓弧段來無限逼近零件輪廓，讓零件的誤差在合格的基礎上加工的直線段或弧段的數量最少為最佳方案[2]。立體輪廓零件：某些形狀的零件被加工時，由于零件的形狀和表面質量等多方面問題致使零件強度較差。機床的插補方法可以解決這一難題。在加工飛機大梁直紋曲面時，如果加工機床是三軸聯動便只能使用效率較低的球頭銑刀；如果機床是四軸聯動，則可以使用效率比球頭銑刀高的圓柱銑刀銑削。

2.3 數控加工的工藝設計過程

數控加工的一般過程要經過閱讀零件，工藝分析，制定工藝，數控編程，程序傳輸。數控加工之前應該繪制好零件的加工設計圖稿。在數控機床上加工零件時，應該先按照之前繪制好的零件圖稿來分析零件的結構、材質、幾何形狀、大小和精度要求，并采用分析結果作為確定零件數控加工工藝過程的基礎。確定數控加工工藝過程，要先詳細了解零件數控加工的內容和原則；之后再設計加工過程，挑選機床和加工零件所需的器具，確定零件的加工位置和裝夾，確定數控加工中工作的步驟和順序，確定每個工作步驟中具體的工作器具的使用方法及切割大小；還需要填寫數控加工的工藝文件、加工程序及程序校驗等。通過實際的操作經驗總結，單純的按照之前設定的數控加工程序來實際操作加工零件依然存在很多缺陷。因為人力工作可能對程序的具體步驟和原理不夠明確，對編程人員的本意理解也不是很透徹，通常需要編程人員在零件加工時對加工人員進行現場的指導，這種情況對于零件數量較少的加工狀況還能勉強正常工作，但對于時間長、數量大的生產情況，就會生出很多問題。所以，編程人員對數控加工程序比較復雜和不易理解的部分進行適當的補充和說明的作用是不可小覷的，尤其是要針對那些需要長時間和大批量生產零件的數控加工程序特別關鍵。

2.4 數控加工的工藝設計應注意的問題

在數控加工中一定要注意并且預防工作所使用的器具在工作中和零件等出現不必要的摩擦，所以一定要明確的強調工作人員數控加工的工藝設計編程中的加工器具的加工路線，使加工人員在加工前就都清楚明了的知道加工路線[2]。與此同時還應該設置好夾緊零件的位置，如此便可以減少不必要的問題出現。除此之外，對于某些程序問題需要調整程序及加工器具路線和位置時必須事先告知操作人員，以防出現不必要的問題。

3 結語

由于我國目前處在數控加工的工藝設計飛速發展階段，關于數控加工的工藝設計技術引進速度非常迅猛，同時卻缺乏對數控加工技術操作完全了解和掌握的人才，因此加快對數控加工技術的了解和學習，加大這方面人才的培養力度也急不可待。

參考文獻

[1] 中國機床工具工業協會行業發展部.CIMT2001巡禮[J].世界制造技術與裝備市場，2001，12（3）：18-20.

[2] 梁訓，王宣，周延佑.機床技術發展的新動向[J].世界制造技術與裝備市場，2011，11（3）：21-28.