零件的数控加工工艺分析

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来源：《价值工程》2014年第17期

        摘要： 工艺分析是数控加工编程的前期准备工作，工艺分析考虑不周，往往会造成一些不必要的损失。本文首先分析了零件图，确定了加工内容，接着进行了工序的划分和确定了合理的加工路线，刀具的选择和切削用量的选择和工艺装备的选择，图样尺寸的标注，最后通过对典型零件的实例分析，阐述了数控加工零件的工艺制定过程。

        Abstract： Processing analysis is the preparatory work of numerical control processing programming， ill-considered processing analysis often result in unnecessary losses. This paper firstly analyzes the parts diagram， determines the processing content， then divides processes and determine the reasonable processing route， chooses the tools， the amount of cutting and process equipment， callouts the pattern size， finally explains the making process of numerical control processing parts through the example analysis of a typical part.

        关键词： 数控；加工分析；加工

        Key words： numerical control；processing analysis；processing

        中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）17-0031-02

        0 引言

        在现代制造业中，数控机床起的作用越来越重要，同时也给机械制造业带来了性的变化。零件的加工质量除了受到数控机床自身精密度的影响外，还受到加工过程中工艺措施的影响。因此，决定采用数控机床加工零件时，应充分考虑工艺设计受到加工质量和生产效率的影响。采用恰当的工艺措施，对于充分利用数控机床加工高精度的零件和提高生产效率有着十分重要的意义。

        1 分析零件图及加工内容的确定

        当选择采用某种数控机床加工某个零件时，并不等于要在数控机床上完成该零件所有的加工内容，可能只是对其中一部分工序进行数控加工，因此，必须对零件图样进行细致的工艺分析，采用裁定的工艺装备。对于需要通过较长时间调试的加工内容，应当从数控加工的方便性与可能性两个方面对数控加工零件的工艺设计问题进行分析和审查。加工过程中的每一个细节都要引起加工设计人员的重视，在不影响零件使用性能的许可范围内，尽量满足数控加工工艺的各种需求。

        2 加工路线的确定及加工工序的划分

        加工路线的确定与工序的划分直接影响到数控机床的加工精度、使用效率和经济效益等一系列的问题。在对工艺路线进行安排时，除了考虑常规的工艺要求外，还应当考虑以下因素：①为了提高数控机床的利用率，粗加工尽量在普通机床上完成。②在一次装夹中尽量完成所有可能进行加工部位的加工以减少更换刀具的次数。③工步安排应遵循由粗到精的原则。精铣时应尽量采用顺铣，以降低表面粗糙度值。④在加工二维轮廓时，应尽量选用圆弧切入切出的方式，尽量避免采用直线进退刀方式。

        3 切削用量的合理选择和刀具的正确选择

        刀具的选择以及切削用量的选用决定了机床加工的质量和效率。数控机床与普通机床相比较，对刀具的要求更加严格，且要求安装调整方便以及精度高和耐用度高。

        切削刀具的选择应遵循以下原则：①尽量选用硬质合金刀具，合理选择刀具的几何参数，以提高切削性能。②在满足使用要求的前提下，刀具的长度应尽可能短。③选择可靠性和耐用度高的刀具，减少更换和修磨次数。由于各把刀的重量不同，要考虑安装在刀库上的平衡性。

        切削用量应合理选择，并充分考虑刀具的耐用度、机床和夹具的刚性、材质的硬度。粗加工时一般采用较大的切削深度和较大的进给速度，精加工时则采用比较高的转速、较小的切削深度和较低的进给速度，以保证零件的尺寸精度和表面粗糙度。

        4 工艺装备的选择

        ①夹具的选择。加工小批量的零件时，应尽量选用组合夹具、标准化夹具和通用化夹具，当零件成批生产时，为了缩短零件加工时的生产准备时间，应设计专用夹具。夹具应当具备装夹快速、安装方便以及定位准确可靠的特点。②量具的选择。在数控机床上进行加工时，一般选用通用量具就可以满足测量要求，但量具的精度必须符合零件加工的精度。

        5 图样尺寸的标注

        通常情况下，设计人员在进行标注尺寸时，常采用局部分散的尺寸标注方法。编程前，根据数控机床编程的特点，可以对部分尺寸进行等效转换。零件图样上应以同一基准引线标注尺寸或者直接标注出坐标尺寸，这样既有利于编程，又便于尺寸间的相互协调。

        编程原点作为编程坐标的起始点和终止点，它的正确选择直接影响了零件的加工精度和坐标点计算的难易，在选择编程原点时应注意以下几个原则：①编程原点应易找出，而且测量位置也较为方便。②编程原点的选择应有利于编程和数值计算简便。③编程原点最好与图样上的尺寸基准（设计基准与工艺基准）相重合。④编程原点所引起的加工误差应最小。

        6 实例分析

        如图所示：试对毛坯尺寸为150mm×120mm×25mm的综合复杂零件进行数控加工工艺分析。

        6.1 工艺分析 该零件的外形适合在加工中心上加工，毛坯的尺寸已经符合要求无需再进行加工。在安装工件时，要注意工件安装要放在钳口中间部位。毛坯材料是45#钢，可以选择硬质合金类的刀具加工。

        ①外轮廓的加工经计算选择Φ16的立铣刀，起刀点、加工路线、退刀点应不与其它轮廓发生干涉。在精加工时，尺寸尽量作中间公差，避免刀具或机床所造成的误差。②内轮廓的加工 内廓中还有个椭圆形轮廓要加工，与薄壁间的最小的距离大约只有4mm，为保证尺寸应选择较小直径的刀具（Φ3立铣刀）并进行分层铣削。以Φ10的通孔作为工艺孔，选择Φ9.8的麻花钻进行钻孔，以孔的中心为起刀和退刀点，铣内轮廓时，为了保证壁厚0.78mm要更改刀补加工。③椭圆形轮廓的加工 加工该轮廓前，调整好刀补参数，否则将造成零件的报废。④Φ10通孔和Φ26沉孔的加工 在上述步骤中已经用Φ9.8的麻花钻进行通孔的粗加工，Φ26的沉孔在直径和深度上都有公差要求而且还有Ra1.6的粗糙度要求，沉孔的加工可分为粗铣和精镗。沉孔加工完后用Φ10的铰刀对其进行铰孔。⑤2×Φ12通孔的加工 从A-A局部视图可看出此孔还要进行R3圆角的加工，用Φ10的平底刀进行加工后再用Φ12的铰刀对孔进行铰削。

        6.2 刀具参数表（表1）

        7 结束语

        由以上实例的数控加工工艺分析可知，通过分析零件图结构、选择合适加工设备、确定装夹方式、选择合适刀具及切削用量，制定出切实可行的加工方案。掌握数控机床的加工工艺不仅能够提高产品的质量，提高生产效率，降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。

        参考文献：

        [1]倪小丹，杨继荣，熊运昌.机械制造技术基础[M].北京：清华大学出版社，2007.

        [2]张世昌.机械制造技术基础[M].北京：高等教育出版社出版社，2003.

        [3]华茂发.机械制造技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

        [4]王先逵.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2002.