数控加工中工艺设计的原则与方法
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摘要：数据加工的工艺相比于传统加工工艺，给企业带来了更大的经济效益，不只提高了工作效率，还影响了零件的质量。所以研究数控加工的工艺对工作效率的提高，经济效益有着重要的意义。本文介绍了数控加工中工艺的原则与方法。
随着社会进步，科技突飞猛进，计算机广泛应用于机械制造行业中，产生了一项新技术――数控加工工艺。它是数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。数控加工零件是是通过编制好的程序来控制机床的各种动作。零件的加工内容和步骤等用数码代替，输入到制定的数控系统中，数控系统对输入的信息转换成各种信号，控制机床工作中各种动作，实现零件自动化加工。实行了数控加工不仅保证了零件质量的稳定性，还大大的提高了工作效率，增加了经济效益。
设计零件数控加工的工艺过程时应遵循以下原则：
1_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，工艺可以最大限度集中，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。数控加工倾向于工序集中，可以减少机床数量和工件装夹次数，减少不必要的定位误差，生产率高。对于同轴度要求很高的孔系加工，应在一次安装后，通过顺序连续换刀来完成该同轴孔系的全部加工，然后再加工其它坐标位置的孔，以消除重复定位误差的影响，提高孔系的同轴度。
1.2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。粗加工时可快速切除大部分加工余量、尽可能减少走刀次数，缩短粗加时间。精加工时主要保证零件加工的精度和表面质量，故通常精加工时零件的最终轮廓应由最后一刀连续精加工而成、为保证加工质量，一般情况下，精加工余量以留0.2～0.6mm为宜粗、精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度，
1.3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。对于车削而言，先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件对于既有铣平面又有镗孔的零件的加工中，可按先铣平面后镗孔顺序进行、因为铣平面时切削力较大，零件易发生变形，先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，待其恢复变形后再镗孔，有利于保证孔的加工精度，其次，若先镗孔后铣平面，孔口就会产生毛刺、飞边，影响孔的装配。
1.4先内后外、内外交又原则
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通常在一次装夹中，切不可将零件上某一部分表面（外表面或内表面）加工完毕后，再加工零件上的其它表面（内表面或外表面）
1.5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。走刀路径的选择主要在于粗加工及空行程的走刀路径的确定，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿着其零件轮廓顺序进行的。一般情况下，若能合理选择起刀点、换刀点，合理安排各路径间空行程衔接，都能有效缩短空行程长度。
1.6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。
1.7数控加工工序和普通工序的衔接原则
数控加工工序前后一般都穿插有其它普通工序，如衔接得不好，就容易产生矛盾，最好的办法是各道工序需要相互建立状态要求，各道工序必须前后兼顾，综合考虑，如：要不要留加工余量、留多少；基准面与孔的精度要求、对毛坯的热处理状态等，目的是达到相互能满足加工要求，且质量目标及技术要求明确；各道工序交接验收有依据。
2.设计方法举例
（1）在数控铣床上铣削外轮廓零件时，为了保证轮廓表面质量的要求，减少接刀的痕迹，应设计合理的刀具切入和切出时的进、退刀位置。尽量避免沿零件轮廓法向切入和进给中途停顿。尽量不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连续轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。在数控铣床上进行铣削平面外轮廓零件时，一般采用立铣刀的侧刃切削，为了保证工件的外形光滑，应避免沿零件外轮廓的法向进刀切入和切出零件轮廓，如果铣刀沿法向直接切入零件，将在零件外形上留下明显的刀痕。因此应沿着外轮廓曲线延长线切向切入或切出零件轮廓，在切出工件时，应避免在工件的轮廓处直接抬刀，要沿着零件轮廓延伸线的切线逐渐切离工件。这样可避免刀具在切入或切出时产生的刀刃切痕，保证零件曲面的平滑过渡。
（2）铣削封闭内轮廓表面零件时也要注意刀具切入和切出时的运动轨迹。为了提高加工精度和减少表面粗糙度，在铣削封闭的内轮廓时，因刀具切入、切出不允许外延，此时刀具的切入和切出点尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处或者以圆弧切向进刀。铣凹槽有加工路线：行切法加工凹槽，其加工路线最短，但表面粗糙度差，适用于对表面粗糙度要求不太高的粗加工或半精加工。环切法加工凹槽，其表面粗糙度最好，但加工路线最长。采用综合法加工凹槽，即先采用行切法粗加工，最终轮廓用环切法再沿轮廓切削一周进行精加工，使凹槽轮廓表面光整，易保证凹槽侧面达到所要求的表面质量。而其加工路线介于前两者之间，此加工路线方案最合理。
3.结语
工艺设计是对工件进行数控加工的前期准备工作，必须在数控编程工作之前进行，因为只有工艺方案确定以后，编程才有依据。根据大量加工实例分析，工艺方面考虑不周是造成数控加工差错的主要原因之一，工艺设计搞不好，往往要成倍增加工作量，有时甚至要推倒重来。因此，对数控加工中的工艺设计问题进行研究。具有重大实用意义。
参考文献
[1]杨毅数控加工的工艺设计[J]・机械工程师，2011，2（2）：24 26
[2]周文玉，等.数控加工技术基础[M]・北京：中国轻工业出版社，1999.
[3]覃岭.数控加工工艺基础[M].重庆：重庆大学出版社，2004.