数控加工中工艺路线设计原则及方法

张雅琪

数控加工工艺设计是对工件进行数控加工的前期的工艺准备工作，无论是手工编程还是自动编程，这项工作必须在程序编制工作以前就完成。若数控加工的工艺设计方案不合理，往往要成倍增加工作量，造成一些不必要的损失。为了优化数控程序设计、提高编程效率、合理使用数控机床，有必要对数控加工工艺设计等技术问题加以分析、研究，以做好数控机床加工前的技术准备工作。

一、数控加工工艺的特点

数控机床加工工艺与普通机床加工工艺相比较，数控加工工艺设计的原则和内容在许多方面与普通机床加工工艺相同。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，克服了普通传动工艺方法的弱点，使数控加工工艺相应形成了自身的加工特点。一般说来，数控加工的工序内容要比普通机床加工的工序内容复杂。

（1）数控加工工艺的内容十分具体、工艺设计工作相当严密。在普通机床加工时，许多具体的工艺问题如：工艺中各工步的划分与安排、刀具的几何形状、走刀路线、切削用量选择等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定。而在数控加工时，上述这些具体工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且还必须作出正确的选择并编入加工程序中。

（2）数控加工的工艺“复合性”。采用数控加工后，工件在一次装夹下能完成镗、铣、铰、攻丝等多种加工，而这些加工在传统工艺方法下需分多道工序才能完成。因此，数控加工工艺具有复合性特点，传统加工工艺下的一道工序在数控加工工艺中已转变为一个或几个工步，这使得零件加工所需的专用夹具数量大为减少，零件装夹次数及周转时间也大大减少了，从而使零件的加工精度和生产效率有了较大的提高。

二、数控加工的工艺设计原则

1、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：

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。

（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。在工序的划分中，一定要视零件的结构与工艺性、工件的安装方式、数控机床的功能、零件数控加工内容的多少、安装次数及工厂生产组织与管理状况等因素，灵活掌握，力求合理。

2、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。一般在数控机床上，特别是在加工中心上加工零件，工序可以最大限度集中，即零件在一次装夹中应尽可能完成本台数控机床所能加工的大部分或全部工序。

（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，即先粗加工全部完成之后再进行半精加工、精加工。

（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，减少空行程时间。

（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。

（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，不仅可以节省加工时间，还能减少一些不必要的刀具磨损及其它消耗。

（8）程序段最少原则。在加工程序的编制工作中，总是希望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。

三、数控加工方法的选择

应根据被加工零件的种类和加工内容选择合适的数控设备和加工方法。例如，旋转类零件的加工，一般采用数控车床或数控磨床来完成；孔系零件由于需要加工较多的孔且孔间位置精度要求较高，因此宜用点位直线控制的数控钻床与数控镗床加工。平面轮廓零件的轮廓多由直线、圆弧和曲线组成，一般在两坐标联动的数控铣床上加工。

四、总结

随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控加工技术作为现代机械制造技术的基础，使得机械制造的全过程发生了显著的变化。现代数控加工技术与传统加工技术相比，无论在加工工艺，加工的自动控制，还是在加工设备与工装等诸多方面均有所不同。因此，探讨数控加工的工艺设计问题，选择合理、高效的加工方法和加工路线，对编制高质量的数控程序，提高零件的加工质量和数控机床的使用效率，都有重要意义。

参考文献

1.赵葛霄，数控加工中刀具的选择与切削用量的确定，计算机辅助设计与制造，2000（11）：33-34。

2.陈光明，数控加工中工艺路线设计原则及方法，南京农业大学工学院学报，2005年第11期。

3.浦艳敏，数控加工中零件工艺设计的技巧及注意事项，辽宁师专学报，2004年6月第6卷第2期。