零件数控加工的工艺设计

秦伟 刘宇

摘要 根据大量加工实例分析，数控加工中失误的主要原因多为工艺方面考虑不周。若数控加工的工艺设计方案存在问题，会成倍增加工作量，带来不必要的损失。因此数控加工的工艺设计是数控加工中的重要环节，关系到所编制零件加工程序的正确性与合理性，其工艺方案的好坏，直接影响数控加工的质量、效益以及程序编制的效率。

[关键词]数控加工工艺；工艺性分析；工艺设计原则；

1.数控加工工艺的特点

1.1由于采用数控机床加工具有加工工序少，所需专用工装数量少等特点，数控加工的工序内容要比普通机床加工的工序内容繁琐。从编程来看，加工程序的编制要比普通机床编制工艺规程繁琐。

1.2采用数控加工，工件在一次装夹下能完成镗、铣、铰、攻丝等多种加工，数控加工工艺具有复合性特点，从而减少零件加工所需的专用夹具数量，同时也减少零件装夹次数及周转时间，使零件的加工精度和生产效率明显提高。

2.零件的数控加工工艺性分析

2.1零件数控加工的合理性分析

当确定零件进行数控加工后，应选择最合适、最需进行数控加工的内容和工序安排数控加工。零件数控加工的合理性考虑的因素如下：

（1）零件的复杂程度高，精度高，品种多、生产批量小，采用数控加工会获得较高的经济效益；

（2）不同机床性能、不同零件要求，不同类别的零件分配在不同类型的机床上加工，从而得到较高的生产效率和经济效益，先在普通机床上进行零件的大切削量粗加工，提高数控机床加工效率。

2.2零件数控加工的工艺性分析

数控加工前，必须首先对零件图纸进行仔细的数控加工工艺性分析，主要从数控加工的方便性与可能性两个角度进行审查和分析。

（1）首先分析零件图纸中的尺寸数据的给出是否符合编程方便的原则。

1）零件图纸中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点；

2）构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分。

（2）其次分析零件各加工部位的结构工艺性是否符合数控加工的特点。

1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。

2）分析零件定位基准的可靠性。

（3）应分析零件所要求的加工精度等是否可以得到保证。

3.零件数控加工的工艺设计原则

3.1零件加工工序的划分方法

设计零件的工艺过程，就是确定零件的哪些表面需要数控加工，经过哪些工序以及怎么安排这些工序顺序等等。一般在数控机床上划分零件加工工序有以下几种方法：

（1）按所用刀具划分工序。为了减少换刀次数和空程时间，可以采用刀具集中的原则划分工序。在一次装夹中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再换第二把刀，加工其它部位。在专用数控机床或加工中心上大多采用这种方法。

（2）按粗、精加工划分工序。对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度、变形等因素，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。

（3）按加工部位划分工序。这种方法一般适应加工内容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部分，每道工序加工其中一部分。如加工外形时，以内腔夹紧；加工内腔时，以外形夹紧。

3.2零件加工的数控加工工艺设计原则

设计零件数控加工的工艺过程时应遵循以下原则：

（1）工序最大限度集中、一次定位的原则。在加工中心上加工零件，工序可以最大限度集中。对于同轴度要求很高的孔系加工，应在一次安装后，通过顺序连续换刀来完成该同轴孔系的全部加工，然后再加工其它坐标位置的孔，以消除重复定位误差的影响，提高孔系的同轴度。

（2）先粗后精的原则。在进行数控加工时，根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，应遵循粗、精加工分开原则来划分工序。精加工时主要保证零件加工的精度和表面质量，故通常精加工时零件的最终轮廓应由最后一刀连续精加工而成。

（3）先近后远、先面后孔的原则。按加工部位相对于对刀点的距离大小而言，在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时问。对于车削而言，先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。对于既有铣平面又有镗孔的零件的加工中，可按先铣平面后镗孔顺序进行。

（4）先内后外、内外交叉原则。对既有内表面（内型、内腔），又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，通常应安排先加工内表面，后加工外表面，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。

（5）刀具最少调用次数原则。在数控加工时，为了减少换刀次数，压缩空程时间，应按所用刀具来划分工序和工步。即可按刀具集中工序的方法加工零件。为了减少换刀时间。同一把刀具工序尽可能集中，尽可能用同一把刀具加工完零件表面上的相同切削部分，以避免同一把刀具的多次調用、安装。

（6）附件最少调用次数原则。即在保证加工质量的前提下，一次附件调用后，每次最大限度进行加工切削，以避免同一附件的多次调用、安装。

（7）走刀路线最短原则。在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线。

（8）程序段最少原则。在加工程序的编制工作中，以最少的程序段数即可实现对零件的加工，以使程序简洁，减少出错的几率及提高编程工作的效率，而且能减少程序段输入的时间及计算机内存容量的占有数。

（9）数控加工工序和普通工序的衔接原则。各道工序需要相互建立状态要求，各道工序必须前后兼顾，综合考虑。

（10）特殊情况特殊处理的原则。

4.结论

由于零件复杂多样，轮廓外形的形状各不相同，毛坯材料、大小不尽相同，因此数控加工编程人员在拟定零件数控加工工艺时，应进行充分、全面的工艺分析，灵活、合理地设计工艺，向优质、高效、低耗的目标方向努力。

参考文献：

[1]周济，周艳红.数控加工技术.北京：国防工业出版社，2002：l-70.