數(shù)控車床加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程淺析

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【摘要】數(shù)控車床主要用于各類軸類或盤類零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐螺紋的切削加工。數(shù)控車床在各種零件加工中表現(xiàn)出加工精度高、生產(chǎn)進(jìn)度高、技術(shù)要求高等特征，所以，對(duì)數(shù)控車床加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)十分必要，這不僅能夠大幅度提高工藝生產(chǎn)水平，還能保證產(chǎn)品質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控車床；加工工藝；標(biāo)準(zhǔn)化流程

早期的數(shù)控機(jī)床以三坐標(biāo)立式銑床為主，主要應(yīng)用在連續(xù)空間曲面的加工。而伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)整體水平大幅度增長(zhǎng)，不僅實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的提升，還能應(yīng)對(duì)一些更加復(fù)雜的零件加工需求。雖然國(guó)內(nèi)的數(shù)控車床技術(shù)保持著良好的發(fā)展趨勢(shì)，但和發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有一定的差距，因此需要不斷完善數(shù)控車床加工水平，針對(duì)工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行優(yōu)化。

1數(shù)控車床的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及加工零部件工藝性分析

1.1數(shù)控車床加工工藝的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

數(shù)控車床搭載控制程序，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，其主要原理是借助事先編輯的編碼或符號(hào)指令完成不同零件的自動(dòng)化加工，在實(shí)際生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出以下特征：1）有著較高的加工精度，并且能夠保證穩(wěn)定的加工質(zhì)量輸出。2）可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，對(duì)一些相對(duì)較為復(fù)雜的零件也可以輕松完成加工。3）當(dāng)加工零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，只需要改變數(shù)控程序就可以完成整個(gè)調(diào)整過程，并且數(shù)控機(jī)床允許自由調(diào)整加工量，其整體的生產(chǎn)效率要高于普通車床。數(shù)控機(jī)床的一大優(yōu)勢(shì)在于其具有自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，完全可以替代人力，使整體的生產(chǎn)成本大幅度下降。4）數(shù)控機(jī)床對(duì)操作人員的專業(yè)素質(zhì)有著較高的要求，尤其是維修工作，對(duì)相關(guān)人員的技術(shù)水平也有著較高的要求。通過分析數(shù)控機(jī)床的特征并與傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行對(duì)比，前者所表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)，無論是加工質(zhì)量或是精度方面都更加突出，有著更高的生產(chǎn)效率。無論是在生產(chǎn)基準(zhǔn)或誤差控制方面，數(shù)控車床表現(xiàn)更優(yōu)，能夠確保加工零件的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床可以通過零位補(bǔ)償?shù)姆绞浇鉀Q定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)無法完全重合的問題，以此實(shí)現(xiàn)測(cè)量和工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的一致，大幅度簡(jiǎn)化復(fù)雜的編程過程，極大地提高了計(jì)算精準(zhǔn)性。并且其搭載的數(shù)字編程系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精度定位，這也能夠確保所加工產(chǎn)品的精度。相比之下，傳統(tǒng)加工工藝的基準(zhǔn)定位會(huì)受到夾具的影響，若涉及批量生產(chǎn)，勢(shì)必會(huì)表現(xiàn)出較大的誤差。

1.2加工零部件工藝性分析

在設(shè)計(jì)圖紙上，關(guān)于零件的各種尺寸標(biāo)注必須要為加工提供便捷性支持，一般要求使用統(tǒng)一基準(zhǔn)對(duì)加工零部件的坐標(biāo)尺寸進(jìn)行標(biāo)明，利于后期加工過程中針對(duì)尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且也能夠在一定程度上使設(shè)計(jì)人員了解加工產(chǎn)品的使用特性。進(jìn)行手工編制程序時(shí)，要保證數(shù)據(jù)的精確性，同時(shí)還需要關(guān)注是否匹配工件輪廓所需的幾何元素條件，尤其是在進(jìn)行自動(dòng)編程過程中，需要關(guān)注所有元素的定義。使用數(shù)控車床對(duì)零部件進(jìn)行加工時(shí)要對(duì)零部件的外部形狀進(jìn)行控制。通常會(huì)選取較為統(tǒng)一的尺寸或多個(gè)類型的工具，盡量避免在進(jìn)行加工過程中出現(xiàn)更換刀具的情況。開槽內(nèi)圓角過于狹小的情況，不僅容易導(dǎo)致沒有相應(yīng)的加工要具進(jìn)行匹配，同時(shí)也可能引發(fā)一系列的問題。若加工零件結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量問題，并且表現(xiàn)出較為集中的邊緣應(yīng)力，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致加工零部件本身的使用壽命縮減，并且為了避免在加工中出現(xiàn)重復(fù)裝夾的情況，應(yīng)關(guān)注加工面尺寸和輪廓位置是否匹配。有關(guān)數(shù)控車床加工工藝流程的安排，通常需要遵循統(tǒng)一的定位標(biāo)準(zhǔn)。

2數(shù)控車床的選用原則

2.1前期準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備階段的主要工作內(nèi)容包括對(duì)零件加工所需工具和生產(chǎn)批量數(shù)量進(jìn)行確定，目的在于擬定對(duì)應(yīng)的功能，保證前期準(zhǔn)備工作的充足。關(guān)于數(shù)控車床的選擇，必須確保滿足零件基本工藝標(biāo)準(zhǔn)，例如對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸以及有關(guān)零件工藝生產(chǎn)的具體質(zhì)量要求或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等。精度要求具體是指依據(jù)工件的尺寸、定位精度和零件粗糙程度對(duì)車床的控制精度進(jìn)行設(shè)定。車床的可靠性決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，因此可靠性分析必不可少。關(guān)于可靠性的理解，是指在特定條件下，數(shù)控車床的執(zhí)行功能以及長(zhǎng)時(shí)間的功能正常運(yùn)行狀態(tài)，要求在長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)過程中不出現(xiàn)故障或出現(xiàn)故障能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整并恢復(fù)生產(chǎn)。總的來說，關(guān)于加工生產(chǎn)之前的數(shù)控車床準(zhǔn)備工作主要涉及結(jié)構(gòu)、制造等分析工作，確保最終所選擇的數(shù)控車床滿足工件生產(chǎn)工藝要求。

2.2機(jī)床附件及刀具

數(shù)控車床所使用的附件以及刀具質(zhì)量將直接決定最終的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。因此關(guān)于數(shù)控車床的選用必須關(guān)注其附件和刀具的質(zhì)量水平，要求所使用的刀具和附件必須配套。

2.3控制系統(tǒng)

關(guān)于控制系統(tǒng)的選擇，通常會(huì)使用同一家供貨商的產(chǎn)品，但同時(shí)也需要橫向比較其性價(jià)比以及機(jī)床防護(hù)功能。性價(jià)比方面主要是指數(shù)控車床的功能性以及精度表現(xiàn)，提高其在日常生產(chǎn)過程中的利用效率，避免出現(xiàn)閑置浪費(fèi)的情況，強(qiáng)調(diào)數(shù)控車床功能和生產(chǎn)需求之間的匹配。而機(jī)床防護(hù)方面則是指機(jī)床所搭配的全封閉或者是半封閉防護(hù)裝置，自動(dòng)排屑裝置等，能夠有效確保機(jī)床運(yùn)行過程中的安全性，提高其使用壽命。

2.4選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒?/p>

確保使用的加工方法合適是保證最終加工精度達(dá)標(biāo)，并且表面粗糙程度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵舉措。關(guān)于加工方法的選擇需要參考的依據(jù)通常為零件的形狀、尺寸以及熱處理等相關(guān)技術(shù)要求。盡可能選擇效率最高且最為合適的加工方法。例如依據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際情況，箱體表面的孔洞加工一般使用鉸孔方法，如果對(duì)于孔洞的面積要求較大會(huì)選擇鏜孔。除了考慮方法的合適性之外，還需要兼顧方法對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)成本，以追求低成本、高效率和高質(zhì)量為核心要素。2.5選擇適當(dāng)?shù)募庸すば蛟跀?shù)控車床加工時(shí)，考慮在裝夾時(shí)能否一次性的完成全部工序或大部分工序，工序盡可能集中，這就需要先來分析圖樣中零件在加工中是否可以一次裝夾完成，如果達(dá)不到一次裝夾，要減少裝夾的次數(shù)和刀具的更換次數(shù)，并且在劃分工步中，加工精度和加工效率兩個(gè)方面因素要重點(diǎn)考慮，在同一個(gè)工件的加工表面上加工順序是粗加工—半精加工—精加工，也可所有表面粗加工、精加工分著進(jìn)行。

2.6優(yōu)化數(shù)控車床加工路線

針對(duì)數(shù)控車床的加工路線進(jìn)行優(yōu)化，通常需要遵循以下原則：首先，避免刀具出現(xiàn)較多的閑置時(shí)間，盡可能縮短加工線路，必要的情況下可以刪減一些無效程序；其次，零部件表面粗糙程度以及表面精度要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；再次，通過簡(jiǎn)化編程的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)值精確；最后，重視數(shù)控車床點(diǎn)位的控制以及定位的精準(zhǔn)度。使用數(shù)控車床加工，刀具的運(yùn)動(dòng)路線并非最為關(guān)鍵的因素，關(guān)鍵點(diǎn)在于刀具走刀路線行程最短。

3數(shù)控車床加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程優(yōu)化

3.1確認(rèn)工件加工部位和內(nèi)容

正確的加工工序是保證工藝生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵，同時(shí)也影響著數(shù)控車床和其他生產(chǎn)作業(yè)工序之間的銜接順暢性。通常零件的工程圖只會(huì)針對(duì)工件的具體形狀、大小進(jìn)行標(biāo)識(shí)，而涉及毛坯材料并未給出明確的要求。因此在數(shù)控車床編程過程中，需要針對(duì)材料的規(guī)格、大小、形狀以及熱處理的情況進(jìn)行詳細(xì)分析。這是因?yàn)楣ぜ墓こ虉D紙、內(nèi)容、材料、數(shù)據(jù)等都屬于原始信息范疇，而對(duì)這些信息的準(zhǔn)確把控直接決定著規(guī)劃設(shè)計(jì)的最終質(zhì)量，同時(shí)也影響著數(shù)控車床的加工表現(xiàn)。除了上述信息之外，還需要關(guān)注工件原始信息之外的一些要求，例如在進(jìn)行加工之前的形狀、尺寸或鍛件等參數(shù)。這是因?yàn)樵谕瓿缮弦坏拦ば蛑螅弦坏拦ば虻幕鶞?zhǔn)面基準(zhǔn)孔會(huì)對(duì)加工部位的形狀、尺寸產(chǎn)生一定的影響，而這些數(shù)據(jù)信息是保證各加工工序之間順利銜接的關(guān)鍵。

3.2確認(rèn)車床類型和控制系統(tǒng)

首先，針對(duì)車床的型號(hào)和規(guī)格進(jìn)行確定。確定依據(jù)在于所需要加工生產(chǎn)的工件對(duì)應(yīng)的加工空間和具體的生產(chǎn)區(qū)域，以此獲得數(shù)控車床的額定功率范圍、換刀系統(tǒng)和各種附件配套情況。一般會(huì)選擇額度功率較低且主軸速度較高的數(shù)控車床，而涉及大車床的確定，則需要選擇較高額定功率以及主軸速度較低的數(shù)控車床。其次，關(guān)于控制系統(tǒng)的選擇?？刂葡到y(tǒng)是決定數(shù)控車床加工表現(xiàn)的關(guān)鍵，必須保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，尤其是各種控制器的功能可靠。同時(shí)還需要對(duì)控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的編程方式（如子程序和加工循環(huán)功能）進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.3確認(rèn)工件的安裝方式

關(guān)于工件的安裝方式進(jìn)行確認(rèn)十分關(guān)鍵，在進(jìn)行該項(xiàng)操作之前，需要針對(duì)具體的加工部位、定位、基準(zhǔn)和夾緊要求的條件進(jìn)行確定，以此獲得正確的夾具和輔助工具應(yīng)用。夾具部分的設(shè)計(jì)合理性，直接決定著最終的加工效率，同時(shí)也影響著工件質(zhì)量，這是因?yàn)閵A具會(huì)決定加工質(zhì)量的一致性。目前常用的數(shù)控車床在夾持工件時(shí)多用三爪自定心卡盤，在維持較高轉(zhuǎn)速的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工件的有效固定。現(xiàn)階段所使用的卡盤，轉(zhuǎn)速一般維持在4000~6000r/min，所提供的夾緊力處于2000~8000N之間，在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出。

3.4確認(rèn)工件加工的工藝方案

第一，先粗后精。涉及切削加工過程，出于提高工件質(zhì)量的考慮，必須保證加工工序的合理性。多數(shù)情況下會(huì)對(duì)精加工之前的加工余量進(jìn)行精簡(jiǎn)，其目的在于確保加工余量匹配精加工的要求。完成加工工序的合理設(shè)計(jì)之后，首要任務(wù)是完成換刀操作，依次完成半精加工和精加工操作。半精加工的主要目的是對(duì)余量均勻性進(jìn)行調(diào)整，為精加工的順利展開奠定基礎(chǔ)。第二，先近后遠(yuǎn)。主要是依據(jù)加工部位完成對(duì)刀點(diǎn)距離的確認(rèn)，遵循由近及遠(yuǎn)的加工原則，如此操作的主要原因是縮短刀具移動(dòng)距離，避免過多的空行程。車削加工順序應(yīng)當(dāng)遵循由遠(yuǎn)及近，這種加工順序能夠保證毛坯件的剛性。第三，遵循先內(nèi)后外的加工順序。主要適用于需要內(nèi)外表面均進(jìn)行加工的零件。關(guān)于加工方案的制定，要考慮內(nèi)型和內(nèi)腔的設(shè)計(jì)，隨后逐步延伸到外表面的加工，目的在于保證工件尺寸和形狀的精準(zhǔn)性，同時(shí)也有利于加工過程中切屑的清除。

4結(jié)語

綜上所述，為了更好地彰顯數(shù)控車床應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，關(guān)注相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程的優(yōu)化策略，不僅能夠提高加工工件的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也能夠使數(shù)控車床的生產(chǎn)效率提高。相關(guān)優(yōu)化策略包括對(duì)加工工件的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行確定，對(duì)車床類型和系統(tǒng)類型進(jìn)行確定，明確工件的安裝方式以及針對(duì)工件加工工藝方案進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)等，同時(shí)，在進(jìn)行工藝流程優(yōu)化的過程中，需要依據(jù)實(shí)際情況做出靈活調(diào)整。

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作者:丁文娟 單位:江蘇省淮安技師學(xué)院