淺析數控加工中心加工工藝

周永志

（監利縣職業技術教育中心，湖北 荊州 433300）

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。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。

一、加工中心加工工藝的內容

加工中心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。其主要內容包括以下幾個方面：

（一）選擇并確定零件的加工坐標、內容；

（二）根據零件特點選擇零件加工基準面；

（三）對零件圖紙進行加工中心加工工藝分析；

（四）工具、夾具的選擇和調整設計；

（五）工序、工步的設計；

（六）加工軌跡的計算和優化；

（七）加工中心加工程序的編寫、校驗與修改；

（八）首件試加工與現場問題的處理。

總之，加工中心工藝內容較多，有些與普通機床加工相似。

二、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。工藝制定得合理與否，對程序的編制、機床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。這就要求編程者不僅要能掌握編程語言，還要了解加工中心的工作原理、性能特點及結構，同時，還應熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用量、正確選用刀具和裝夾方法。因此，應遵循一般的工藝原則并結合加工中心的特點，認真而詳細地進行加工中心加工工藝分析。

（一）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，圖樣上應盡量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。

（二）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。這就要求加工中心夾具比普通機床結構緊湊，簡單，夾緊動作迅速、準確，盡量減少輔助時間，操作方便、省力、安全，而且要保證足夠的剛性，還要能靈活多變。

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。

根據加工中心機床特點和加工需要，目前常用的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、最合理的夾具形式。

（三）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、主軸轉速S（或切削速度υ）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。

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。精加工余量可略小于普通機床。

切削寬度ae。一般ae與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。

切削速度Vc。提高Vc也是提高生產率的一個措施，但Vc與刀具耐用度的關系比較密切。隨著Vc的增大，刀具耐用度急劇下降，故Vc的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關系。

主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度Vc來選定。計算公式為：n = (1000×Vc)/(p×d )式中，d為刀具或工件直徑（mm）。加工中心控制面板上一般備有主軸轉速修調（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。

進給速度Vf。Vf應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。Vf的增加也可以進步生產效率。加工表面粗糙度要求低時，Vf可選擇得大些。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。

三、結語

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。