數(shù)控加工的工藝
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摘 要：數(shù)控加工的工藝設(shè)計是將普通加工工藝與計算機相關(guān)技術(shù)有機結(jié)合在一起發(fā)展而來的，該文針對數(shù)控加工的工藝設(shè)計進行了具體的探討。通過對數(shù)控加工的概念及其發(fā)展、數(shù)控加工的內(nèi)容闡述，簡單說明了數(shù)控加工的內(nèi)涵。另外詳細介紹了數(shù)控加工的工藝設(shè)計特點、方法、過程及數(shù)控加工的工藝設(shè)計應(yīng)注意的問題。
關(guān)鍵詞：數(shù)控加工 工藝 設(shè)計
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機械加工技術(shù)也與時俱進地更新?lián)Q代，工藝要求也逐漸變得嚴(yán)格。為了保證加工成品的合格率，必須調(diào)整工作里的每個細節(jié)。提高產(chǎn)品的精度避免成品不合格造成的負(fù)面影響。隨著不規(guī)則形狀零件對現(xiàn)代機械技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)越來越高，加工技術(shù)的提高也急不可待。數(shù)控加工工藝取代傳統(tǒng)加工技術(shù)成為主要加工技術(shù)也是時代發(fā)展的潮流。
1 數(shù)控加工的內(nèi)涵
1.1 數(shù)控加工的概念及其發(fā)展
數(shù)控加工是指在機床上利用數(shù)控技術(shù)對零件進行加工的一個過程。數(shù)控加工和非數(shù)控加工的流程從整體上來說是大致相同的。但在技術(shù)上卻大相徑庭。采取數(shù)字信息控制加工零件的數(shù)控加工方法是針對零件種類多樣、相同型號產(chǎn)量少、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高等現(xiàn)實狀況達到高效化和自動化加工的有效方法。數(shù)控加工的發(fā)展方向是高速和高精度。20世紀(jì)50年代，MIT設(shè)計了APT。APT具有程序簡潔，方法靈活等優(yōu)勢。但也有很多不足之處如對于復(fù)雜的幾何形狀，無法表達幾何即視感[1]。為修正APT的不足，1978年，法國達索飛機公司開發(fā)了CATIA。這個系統(tǒng)有效的解決了幾何形狀復(fù)雜、難以表達即視感的缺陷。目前，數(shù)控編程系統(tǒng)正向高智能化方向發(fā)展。
1.2 數(shù)控加工的內(nèi)容
數(shù)控加工的內(nèi)容有挑選適宜在數(shù)控機床上加工的零件，對數(shù)控加工方案進行確定;詳細繪制所加工零件的圖紙;確定數(shù)控加工的詳細流程，如具體工作的分工、工作的前后順序、加工器具的選擇與位置確定、與其他加工工作的銜接等;修正數(shù)控加工的流程;確定數(shù)控加工中的允許誤差;指揮數(shù)控機床上一些工藝部分工作等。
2 數(shù)控加工的工藝設(shè)計
2.1 數(shù)控加工的工藝設(shè)計特點
采用數(shù)控加工的工藝設(shè)計具有加工程序簡單，解放枯燥工作的勞動力等特點。改進了傳統(tǒng)機床工藝的工序繁多，勞動強度大的弱點。如此便使數(shù)控加工工藝設(shè)計形成了自身的獨特的特點。正常來講，數(shù)控加工的內(nèi)容要比傳統(tǒng)機床加工的內(nèi)容繁多。數(shù)控加工的內(nèi)容非常精確、工藝設(shè)計工作十分邏輯明確。數(shù)控加工的工作效率非常高。零件在一道工序中能完成多項工作項目。而這些工作如果換成傳統(tǒng)工藝則需要多個步驟才能做好[1]。所以，數(shù)控加工具有工作效率高的特點。將傳統(tǒng)加工工作中的幾個步驟在數(shù)控加工工藝中濃縮成更少的工作步驟，這讓零件加工所需要的專業(yè)工具數(shù)量大幅下降，零件需要加工的工序和所用時間也節(jié)省出很了多，進而大大提高所加工產(chǎn)品的成品率和生產(chǎn)效率。此外，在普通機床加工時，很多具體的工藝問題如加工時各類工序如何分類和順序如何安排、每道工序所使用工具的形狀大小、如何切割、切割多少等，在實際工作中都是靠工作人員根據(jù)自己的多年工作經(jīng)驗和習(xí)慣慢慢鍛煉成的純熟的技巧來解決的。傳統(tǒng)加工的工藝設(shè)計正常情況下不需要加工人員在設(shè)計工藝流程時做出過多的計劃，實際工作做好就可以了。而在數(shù)控加工時，每個實際工藝問題必須事無巨細的都考慮到，而且每一個細節(jié)都必須在程序編輯時編入完全正確的加工指令，其結(jié)果也會是非常精細，這是數(shù)控加工最大的特點。
2.2 數(shù)控加工的工藝設(shè)計方法
工藝設(shè)計的任務(wù)就是明確零件的什么部位需要數(shù)控加工，經(jīng)過什么流程，如何確定這些流程的前后順序等等。通常在數(shù)控加工時確定零件加工的工作步驟有如下幾種方法：按所使用的工作器具確定。為了減少切換工作器具次數(shù)，節(jié)省時間，可以采取將同一種工作器具集中使用的方法來確定工作步驟。在一個工序中使用同一個工作器具的全所有步驟率先集中，統(tǒng)一完成后然后再使用第二種工作器具進行該種工作器具所要加工的所有步驟，以此類推。平面孔系零件一般使用點位、直線操控數(shù)控機床來加工，制定加工的工作步驟時，著重于控制加工精度、成品率和加工所需時間。旋轉(zhuǎn)體類零件通常使用數(shù)控車床或磨床加工。在車床上加工時，一般加工成品冗余多，使用粗加工方法。數(shù)控車床上用到低強度加工器具加工細小凹槽的情況很頻繁，因此適于斜向進刀，一般不要崩刃。平面輪廓零件一般使用數(shù)控機床加工。方法上應(yīng)該著重把控切入與切出的方向。使用直線和圓弧插補功能的數(shù)控機床在加工不規(guī)則零件的曲線輪廓時，一定要用最短的直線段或圓弧段來無限逼近零件輪廓，讓零件的誤差在合格的基礎(chǔ)上加工的直線段或弧段的數(shù)量最少為最佳方案[2]。立體輪廓零件：某些形狀的零件被加工時，由于零件的形狀和表面質(zhì)量等多方面問題致使零件強度較差。機床的插補方法可以解決這一難題。在加工飛機大梁直紋曲面時，如果加工機床是三軸聯(lián)動便只能使用效率較低的球頭銑刀;如果機床是四軸聯(lián)動，則可以使用效率比球頭銑刀高的圓柱銑刀銑削。
2.3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計過程
數(shù)控加工的一般過程要經(jīng)過閱讀零件，工藝分析，制定工藝，數(shù)控編程，程序傳輸。數(shù)控加工之前應(yīng)該繪制好零件的加工設(shè)計圖稿。在數(shù)控機床上加工零件時，應(yīng)該先按照之前繪制好的零件圖稿來分析零件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、幾何形狀、大小和精度要求，并采用分析結(jié)果作為確定零件數(shù)控加工工藝過程的基礎(chǔ)。確定數(shù)控加工工藝過程，要先詳細了解零件數(shù)控加工的內(nèi)容和原則;之后再設(shè)計加工過程，挑選機床和加工零件所需的器具，確定零件的加工位置和裝夾，確定數(shù)控加工中工作的步驟和順序，確定每個工作步驟中具體的工作器具的使用方法及切割大小;還需要填寫數(shù)控加工的工藝文件、加工程序及程序校驗等。通過實際的操作經(jīng)驗總結(jié)，單純的按照之前設(shè)定的數(shù)控加工程序來實際操作加工零件依然存在很多缺陷。因為人力工作可能對程序的具體步驟和原理不夠明確，對編程人員的本意理解也不是很透徹，通常需要編程人員在零件加工時對加工人員進行現(xiàn)場的指導(dǎo)，這種情況對于零件數(shù)量較少的加工狀況還能勉強正常工作，但對于時間長、數(shù)量大的生產(chǎn)情況，就會生出很多問題。所以，編程人員對數(shù)控加工程序比較復(fù)雜和不易理解的部分進行適當(dāng)?shù)难a充和說明的作用是不可小覷的，尤其是要針對那些需要長時間和大批量生產(chǎn)零件的數(shù)控加工程序特別關(guān)鍵。
2.4 數(shù)控加工的工藝設(shè)計應(yīng)注意的問題
在數(shù)控加工中一定要注意并且預(yù)防工作所使用的器具在工作中和零件等出現(xiàn)不必要的摩擦，所以一定要明確的強調(diào)工作人員數(shù)控加工的工藝設(shè)計編程中的加工器具的加工路線，使加工人員在加工前就都清楚明了的知道加工路線[2]。與此同時還應(yīng)該設(shè)置好夾緊零件的位置，如此便可以減少不必要的問題出現(xiàn)。除此之外，對于某些程序問題需要調(diào)整程序及加工器具路線和位置時必須事先告知操作人員，以防出現(xiàn)不必要的問題。
3 結(jié)語
由于我國目前處在數(shù)控加工的工藝設(shè)計飛速發(fā)展階段，關(guān)于數(shù)控加工的工藝設(shè)計技術(shù)引進速度非常迅猛，同時卻缺乏對數(shù)控加工技術(shù)操作完全了解和掌握的人才，因此加快對數(shù)控加工技術(shù)的了解和學(xué)習(xí)，加大這方面人才的培養(yǎng)力度也急不可待。
參考文獻
[1] 中國機床工具工業(yè)協(xié)會行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001巡禮[J].世界制造技術(shù)與裝備市場，2001，12(3)：18-20.
[2] 梁訓(xùn)，王宣，周延佑.機床技術(shù)發(fā)展的新動向[J].世界制造技術(shù)與裝備市場，2011，11(3)：21-28.
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