論數控加工中心的加工工藝

顧娟

摘要：加工中心（英文縮寫為CNC全稱為Computerized Numerical Control）：是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數控機床。加工中心加工工藝與普通機床的加工藝雖有諸多相同之處，但也有許多不同之處。為此，分析了加工中心的加工工藝。

關鍵詞：加工中心；加工中心加工工藝內容；加工中心加工工藝分析

加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數控機床。工件在加工中心上經一次裝夾后，數字控制系統能控制機床按不同工序，自動選擇和更換刀具，自動改變機床主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其他輔助機能，依次完成工件幾個面上多工序的加工。并且有多種換刀或選刀功能，從而使生產效率大大提高。由于加工中心設備的特性，就要求工件在加工過程中的工藝性是有別于傳統機械加工的。

1加工中心加工工藝的內容

加工中心的加工工藝是采用加工中心加工零件時所運用的方法和技術手段的總和。其主要內容包含了以下幾個方面：

1.選擇并確定零件的加工坐標、內容；

2.根據零件的特點選擇零件加工基準面；

3.對零件圖紙進行加工中心加工的工藝分析；

4.工具、夾具的選擇和調整設計；

5.工序、工步的設計；

6.加工軌跡的計算和優化；

7.加工中心加工程序的編寫、校驗與修改；

8.首個工件的試加工與現場問題的處理。

總之，加工中心的工藝內容較多，有些與普通機床加工相似。

2加工中心加工工藝分析

工藝分析是加工中心加工的前期工藝準備工作。工藝制定得是否合理，對程序的編制、機床的加工效率以及零件的加工精度都有著重要影響。為了編寫出一個合理實用的加工程序，要求編程者不僅要能掌握編程語言和編程格式，還要了解加工中心的工作原理、性能特點以及結構，同時，還應熟練掌握工件的加工工藝，確定合理的切削用量、正確地選用刀具和工件裝夾方法。因此，我們應遵循一般的工藝原則并結合加工中心的特點，認真且詳細地進行加工中心加工工藝分析。

1.零件圖分析

零件圖分析是制定加工中心工藝的首要任務，主要進行尺寸標注方法分析、輪廓幾何要素的分析以及精度和技術要求分析。此外還應分析零件結構和加工要求的合理性，選擇工藝基準。

1）尺寸標注方法分析

零件圖樣應表達正確，標注齊全。同時要特別注意，圖樣上應采用統一的設計基準，從而簡化編程，保證零件的精度要求。

2）輪廓幾何要素分析

在手工編程時，要計算出每個節點坐標，在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義。因此在零件圖分析時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。

3）精度和技術要求分析

加工零件的精度和技術進行分析，是零件工藝性分析的重要內容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。

2.夾具和刀具的選擇

1）工件的裝夾與定位

在加工中心上，夾具的任務不僅是夾緊工件，而且還要以各個方向的定位面為參考基準，確定工件編程的零點。在加工中心上加工的零件一般都比較復雜，零件在一次裝夾中，既要粗銑、粗鏜，又要精銑、精鏜，需要多種多樣的刀具，這就要求夾具既能承受大切削力，又要滿足定位精度要求。而加工中心的自動換刀（ATO）功能又決定了在加工中不能使用支架、位置檢測及對刀元件。在加工中心機床上，要想合理應用好夾具，首先要對加工中心的加工特點有比較深刻的理解和掌握，同時還要考慮如下因素：

1.加工零件的精度；

2.批量大小；

3.制造周期；

4.制造成本。

根據加工中心機床的特點和加工需要，目前常用夾具結構類型有專用夾具、組合夾具、可調整夾具和成組夾具。在選擇時要綜合考慮各種因素，選擇最經濟、最合理、最高效的夾具形式。

2）刀具選擇

選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選用高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

在進行自由曲面（模具）加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零。因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭刀常用于曲面的精加工，而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優先選擇平頭刀。

3.切削用量選擇

加工中心加工中的切削用量包括背吃刀量ap（或切削深度）、主軸轉速S（或切削速度u）及進給速度F（或進給量f）。

切削用量的選擇原則：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。確定加工中心的切削用量時，一定要根據說明書中規定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結合實際經驗采用類比法來確定。

切削深度ap：在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余量，這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工，精加工的余量可略小于普通機床。在加工過程中，vf也可通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統性能等的限制。

4.劃分工序及擬定加工順序

1）工序劃分的原則

當零件的加工質量要求較高時，往往不可能只用一道工序來滿足其要求，而要用幾道工序逐步達到所要求的加工質量。為保證加工質量和合理地使用設備、人力，加工中心零件的加工過程通常按工序性質不同，可分為粗加工、半精加工、精加工和光整加工四個階段。

①粗加工階段：其任務是切除毛坯上大部分多余的金屬，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，主要目標是提高生產率。

②半精加工階段：其任務是使主要表面達到一定的精度，留有一定的精加工余量，為主要表面的精加工（如精車、精磨）做好準備，并可完成一些次要素表面加工，如擴孔、攻螺紋、銑鍵槽等。

③精加工階段：其任務是保證各主要表面達到規定的尺寸精度和表面粗糙度值要求。主要目標是全面保證加工質量。

④光整加工階段：對零件上精度和表面粗糙度要求很高（1T6級以上）的表面，需進行光整加工。其主要目標是提高尺寸精度、減小表面粗糙度值。一般不用來提高位置精度。

3結束語

加工中心作為一種高效率的設備，欲充分發揮其高性能、高精度和高自動化的特點，除了必須掌握其性能、特點及操作方法外，還應在編程前進行詳細的工藝分析和確定合理的加工工藝，以得到最優的加工方案。endprint