数控车削加工工艺特点与程序的优化--中国期刊网

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数控车削加工工艺特点与程序的优化

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：马永

[导读] 摘要：随着我国科学技术的快速发展，各种科学化设备大量用于我们的生产生活中，在经济发展的大背景下，数控车床车削加工工艺也越来越讲究精确化和高效化。

        航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150060
        摘要：随着我国科学技术的快速发展，各种科学化设备大量用于我们的生产生活中，在经济发展的大背景下，数控车床车削加工工艺也越来越讲究精确化和高效化。文章对数控车削加工工艺优化进行了研究分析，以供参考。
        关键词：数控；车削加工；工艺
        1前言
        数控机床是利用计算机进行控制，通过计算机的数字化设施实现对机床的完全自动控制及加工，不需要人为在机床上操作的一种数字化机床。通俗地讲，先对需要加工的工件进行正确编程，导入到数控机床中，然后通过数控机床指令控制机床自动完成各个加工位置的刀具运动，合理调配刀具所移动的位移参数，同时按照编译程序中的加工顺序自动控制加工过程。数控机床是一种涉及电子技术、机械运动、计算机应用、自动化以及精细测量等技术于一体，高精度、高自动化、高柔性和高效率的机电一体化数字控制设备。现今，科学技术不断发展，电子产品的更新速度不断加快，生产数量不断减小，生产时间不断缩短，产品的精密程度不断提高，随之衍生的各种新型加工技术越来越多。在机械加工行业中，自动化机床的使用急速增长，尤其是自动化机床、自动化铣床以及模拟加工。因为便宜价格、操作空间优秀，已经成为机械行业中的佼佼者，且在未来或将取代普通加工机床。数控编程是未来工业发展的重要趋势，是未来每个机械从业人员需要具备的技能之一。
        2数控加工工艺的特点
        数控机床加工零件与普通机床加工零件的过程有相同之处，也有不同之处。数控机床是严格按照加工程序进行加工的，所加工的工件通常要比普通机床加工的工件工艺规程复杂。在数控机床加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和刀具路径等都编入程序，所以在编程之前必须正确地确定加工方案。根据实践经验，总结数控加工工艺有如下特点。
        2.1有确切的定位基准
        在进行批量加工时，为提高加工效率，一般在编制好程序并进行首件试切结束后，不再对程序零点进行改动，所以要求以后每个零件装夹在机床上的位置都必须由机床默认与首件位置相同。因此，每个零件在机床上必须有相同的、确切的定位基准。例如：对于车削短棒料零件来讲，这个基准一般在卡盘的端面或三爪的台阶上；对于车削细长料零件（加工时需将一部分装夹在主轴孔内）来讲，这个基准一般靠一个台阶套来保证；对于特殊的零件，需要根据零件形状，具体想办法装夹。总之，装夹时必须保证零件在机床上Ｚ轴的坐标一定。
        2.2对毛坯有一定的要求
        根据数控加工特点及定位特点，数控加工对毛坯形状和尺寸也有一定的要求。毛坯各部分的余量应尽可能一致，最好将偏差保持在２ｍｍ以内。这样在数控加工时，不仅可以减少不必要的空走刀次数，提高加工效率，而且可以避免打刀、撞车等事故。
        2.3按刀具划分工序
        数控加工工艺除遵循一般的工艺原则外，还应考虑充分发挥所用数控机床的功能，尽量使工序集中，在一次装夹中，应尽可能完成全部工序。由于数控刀具在数控加工中起着举足轻重的作用，是数控机床发挥高效率的关键，所以常常按所用刀具划分工序。
        2.4刀具及切削参数的选择至关重要
        数控机床高效率的发挥在很大程度上取决于刀具，只有选择合适的刀具，才能充分发挥数控机床的性能。现在国产及进口的数控刀具种类很多，大的刀具公司一般在刀片盒上注明刀片牌号、适合加工的材料和切削参数等。

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        3优化改进数控车床加工工艺流程的基本路径
        3.1开展工艺性分析
        为优化改进数控车床加工工艺流程，首先需围绕加工零件开展工艺性分析，以此保证数控机床加工的可能性、便捷性。具体工艺分析如下。（1）保证数控机床加工可能性。需采用统一几何类型的零件外形和内孔，以此减少刀具的更换次数。被加工轮廓的高低会直接影响零件工艺的优劣和转接圆弧半径的大小，因此需避免内槽圆角半径缺乏相应直径刀具匹配，同时避免半径过小。为避免因工件重新安装导致加工后两个面上的轮廓位置及尺寸出现不对称问题，定位基准的统一也需要同时得到重视，并保证工件上设有明确的定位基准孔，应尽量选择工艺孔作为定位基准孔。为减少两次装夹带来的误差，必要情况下可选择精加工过的表面作为统一标准。（2）保证数控机床加工便捷性。数控车床加工工艺流程的优化改进应以方便数控车床加工为前提，以此进行零件尺寸的标注，且用于车床加工的零件图需要给出统一基准的引注尺寸或坐标尺寸，尺寸之间的协调、数控机床的编程由此即可获得有力支持。检测基准、编程原点设置、设计基准、工艺基准的一致性控制也能够较为顺利实现，设计人员可能对产品装配等使用特性产生的顾虑可同时较好消除。此外，工件轮廓几何元素条件同样需要得到重视，以此保证其条件充分，节点或基点坐标的计算应成为数控机床手工编程关注的要点，自动编程则需要重点关注工件轮廓涉及的几何元素定义，几何元素给定条件的充分性需同时得到重视，由此方可更好地保证工艺性分析及编程的质量。
        3.2选择合适的加工方法和工序
        合适的加工方法、工序选择同样属于数控车床加工工艺流程优化改进的重点，具体选择要点如下。（1）加工方法选择。在选择合适的零件加工方法过程中，工件的表面粗糙度、加工精度需得到重点关注，一切应以达到设计要求和标准为出发点。具体的加工方法选择需考虑零件的尺寸、形状、热处理等技术要求，由此才能够从中选出最适合、最高效的加工方法，具体选择需围绕同一级别的加工方法展开。结合生产设备实际，箱体表面孔的大小应成为加工方法选择的重要依据，如采用铰孔的方法处理较小的孔，采用镗孔的方法处理较大的孔。此外，还需要结合实际生产情况设法提高生产效率、降低生产成本。（2）加工工序选择。由于使用数控机床加工零件，具体的加工工序一般较为集中，因此加工工序的选择需设法在一次装夹中完成大部分或全部工序，这应成为加工工序选择所遵循的基本原则。具体来说，设计人员需结合零件图样考虑工件一次装夹完成加工的可能性，如无法实现则需尽可能减少刀具更换的次数和装夹次数。在工序的划分过程中，加工精度、加工效率两方面因素均需要得到重视，同一表面的加工顺序应按照“粗加工→半精加工→精加工”展开，必要时也可分开所有表面的粗加工与精加工。
        3.3确定最佳加工路线
        最佳加工路线的确定需关注以下几点。（1）基本原则。最佳加工路线的确定属于数控车床加工工艺流程优化改进的关键，这一优化需遵循一定原则，即：保证加工路线最短、简化数值计算、提高点位控制与定位的准确度，这样才能够尽可能减少空刀时间和程序段、减少编程工作量、保证加工零件的精度。（2）具体路线确定。对于点位控制的数控车床来说，无需考虑刀具的运动路线，仅需要关注定位精度要求，因此走刀路线的制定需基于空行程最短原则。在最佳加工路线的确定过程中，刀具轴向的运动距离同样不容忽视，工件孔深直接影响该距离的大小。以数控车床车螺纹为例，进给机构减速或加速中需避免出现切削行为，而这便需要引入距离和超越距离。在平面零件的车削过程中，车削一般采用立刀侧刃，而为了由此减少接刀痕迹、保证零件表面质量，刀具的切入和切出程序设计同样需要得到重视。
        4总结
        数控机床加工工艺的提升，可以在具体加工工序的方方面面进行寻找，每一道工序的完美与精确，能够促进整个加工工序的精准运行。只有将加工工序的每一步都做到极致，才能够创造出具有全球竞争力的作品。
        参考文献：
        [1]曾莉华.数控车床加工工艺流程的优化改进[J].中国设备工程，2018（13）：83-84.
        [2]郭毓辉.数控车床加工工艺流程的优化改进分析[J].山东工业技术，2018（09）：43.