数控加工工艺分析与探讨

　　数控机床是一种将数字计算技术应用于机床的控制技术。它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床。然而对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。工艺人员应结合本单位设备的实际，以解决难题、攻克关键问题和提高生产效率为前提，充分发挥数控加工的优势。本人经过近几年的实践经验，总结出以下关于数控加工工艺编制方法、步骤及注意事项。

一 数控加工工艺的步骤与方法

　　工艺编制人员在对零件图进行工艺分析前，要将相应的数控机床说明书、切削用量表、通用工具手册、夹具手册等资料备好，以备查用。根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等。

　　1.机床的合理选用。 在数控机床上加工零件时，要依据零件图样、毛坯的材料种类、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等选择适合加工该零件的数控机床。概括起来有三点：①要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。②有利于提高生产率。③尽可能降低生产成本。

　　2.加工方案确定及加工方法的选择。 零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。

　　确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。

　　加工方法的选择是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰孔，当孔径较大时则应选择镗孔。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。常用加工方法的加工精度及表面粗糙度可查阅有关工艺手册。

　　3.工序与工步的划分。

　　（1）工序的划分。在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。

　　（2）工步的划分。工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则：①同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。 ② 对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，减少由变形引起的对孔的精度的影响。③按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。

　　4.零件的安装与夹具的选择。

　　（1）定位安装的基本原则：①力求设计、工艺与编程计算的基准统一。②尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。③避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。

　　（2）选择夹具的基本原则。 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下四点：①当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。 ②在成批生产时应考虑采用专用夹具，并力求结构简单。③零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。④夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。

　　5.刀具的选择与切削用量的确定。

　　（1）刀具的选择。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀；曲面加工常采用球头铣刀。加工大螺纹选用螺纹铣刀或机用丝锥。

　　（2）切削用量的确定。 切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量。 合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

　　随着科技的进步，产品越来越多样化、零件精度越来越高，制造材料越来越广泛，数控加工技术越来越平常化，工艺技术人员应在先进工艺技术前沿勇于进取，不断创新，编制更合理工艺，提高生产率，提升我集团公司制造水平。