数控加工工艺方案设计

WHY

数控加工工艺方案设计是数控编程的核心部分。数控加工工艺方案设计的质量，完全取决于编程员的技术水平和加工经验，这其中包含对数控技术等相关技术的了解程度和熟练应用能力，同时也需要一些具体的应用技巧和操作技能。数控加工工艺方案设计的水平原则上决定了数控程序的质量，这是因为编程员在进行数控编程的过程中，相当多的工作内容集中在加工工艺分析和方案设计，以及数控编程参数设置这两个阶段，因而在一定程度上决定了数控编程的质量。
数控加工工艺方案设计的主要内容包括确定加工方法，确定零件的定位和装夹方案，安排加工顺序，以及安排热处理、检验及其辅助工序等。设计者应从生产实践中总结出来一些综合性的工艺原则，结合实际的生产条件提出几个方案，进行分析对比，选择经济合理的最佳方案。合理的工艺方案能保证零件的加工精度、表面质量的要求。影响数控加工方案的主要因素如图1所示。

: Y' _0 I/ ^* H2 |3 E4 o$ T. d% D图1  影响数控加工方案的主要因素
1．数控加工工艺方案设计的主要内容
（1）零件加工工艺性分析
对零件的设计图和技术要求进行综合分析。
（2）加工方法的选择
选择零件具体的加工方法和切削方式。
（3）机床的选择
选择合适的机床既能满足零件加工的外廓尺寸，又能满足零件的加工精度。
（4）工装的选择
+ S) z% n% j* N; G0 B数控设备尽管减少了对于夹具的依赖程度，但还不能完全取消，在满足零件加工精度和技术要求的前提下，工装越简单越好。
  v" f; b- @# l7 Z（5）加工区域规划
对加工对象进行分析，按其形状特征、功能特征及精度、粗糙度要求将加工对象划分成数个加工区域。对加工区域进行规划可以达到提高加工效率和加工质量的目的。
（6）加工工艺路线规划
  w' l+ G$ y1 x! M1 S合理安排零件从粗加工到精加工的数控加工工艺路线，进行加工余量分配。
. t$ e$ o/ O# ~0 K" T（7）刀具的选择
根据加工零件的特点和精度要求，选择合适的刀具以满足零件加工的要求。
9 o% u6 k# O3 L9 k（8）切削参数的确定
确定合理的切削用量。
/ x* A- x$ ~5 s/ O（9）数控编程方法的选择
根据零件的难易程度，采用手工或自动编程的方式，按照确定的加工规划内容进行数控加工程序编制。
2．影响数控加工工艺方案设计的主要因素
数控加工工艺设计的内容非常具体、详细。在确定工艺方案时，要考虑的因素较多，如零件的结构特点、表面形状、精度等级和技术要求、表面粗糙度要求等，毛料的状态，切削用量以及所需的工艺装备，刀具等。以下是设计工艺方案必须考虑的几个重要环节：
（1）加工方法的选择
' A( f; ?' E  ~1 V6 B$ O0 J" ?零件的结构形状是多种多样的，但它们都是由平面、外圆柱面、内圆柱面或曲面、成型面等基本表面所组成的。每一种表面都有多种加工方法，具体选择时应根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等选用相应的加工方法和加工方案。例如，外圆表面的加工方法主要是车削和磨削。当表面粗糙度要求较小时，还要进行光整加工。
/ V! D' \) y4 l# v（2）工艺基准的选择
* I) t0 L6 o, _1 [1 q: V9 S工艺基准是保证零件加工精度和形位公差的一个关键步骤，工艺基准的选择应与设计基准一致。基于零件的加工性考虑，选择的工艺基准也可能与设计基准不一致，但无论如何，在加工过程中，选择的工艺基准必须保证零件的定位准确、稳定，加工测量方便，装夹次数最少。
（3）确定加工步骤
工序安排的一般原则是先加工基准面后加工其他面，先粗加工后精加工，粗精分开。具体操作还应考虑两个重要的影响因素，一是尽量减少装夹次数，既提高效率，又保证精度；二是尽量让有位置公差要求的型面在一次装夹中完成加工，充分利用设备的精度来保证产品的精度。
（4）工艺保证措施
( r/ d4 O( h& B4 T/ c9 O# M关键尺寸和技术要求的工艺保证措施对设计工艺方案非常重要。由于加工零件是由不同的型面组成的，一个普通型面通常包括三个方面的要求——尺寸精度、形位公差和表面粗糙度，必须在这些关键特征上有可靠的技术保障，避免如装夹变形、热变形，工件震动导致加工波纹等因素影响到零件的加工质量，进行工艺方案设计时必须考虑以上因素的影响，采取相应的工艺方法和工艺措施来保证，如预留工艺装夹止口，精加工前先让工件冷却，精加工用较小的切削用量，以及在零件上加或缠减震带等方法。
+ h% {5 q$ T) [# R图2简要地概括了数控加工工艺制定的全过程。

图2  数控加工工艺流程图【MechNet】
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