数控加工工艺编制探讨

1数控加工工艺编制探讨当今世界，数控机床的水平和佔有量，已经成为一个国家制造业水平、工业现代化进程和国家综合竞争力的重要指标。数控加工正在逐步取代传统加工。在现代制造领域中，现代制造工艺技术是现代制造技术的重要组成部分。加工技术的发展往往从工艺突破，工艺是机械加工基础，研究工艺技术，特别是研究数控加工工艺技术，提高数控加工工艺水平，是当前摆在我们面前一项重要任务。一）工艺概念：工艺：将原材料或半成品加工成产品的过程、方法、技术等，统称为加工工艺。我的理解是：记录产品加工过程中方法、经验、技巧、传播加工技艺理念，能指导产品加工过程顺利进行称为加工工艺。机械零件：是几何要素、加工要素、功能要素的集合。机械零件的作用有：机械功能和可视功能。在加工工艺过程中，利用机械加工方法，改变毛坯形状、尺寸等，使之成为成品零件的过程称为机械加工过程。工艺过程：工艺过程是生产过程的一部分。它是毛坯制造、零件加工、成品装配和试验的全部过程的总和。工艺文件：工艺文件是在工艺过程中，指导工人操作和用于生产管理的各种技术文件的总和。工艺文件的种类和形式多种多样，繁简程度亦有很大差别，要根据生产类型而定。它包括工艺路线、工艺方案、工艺规程等。(1)工艺路线产品或零件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各有关部门或工序的先后顺序称为工艺路线。它往往用图表的形式表现，并用车间任务书的表格形式加以详细说明。(2)工艺方案根据产品设计要求、生产类型和企业的生产能力，提出工艺技术准备工作具体任务和措施的指导性文件，称为工艺方案。工艺方案可以是针对一个产品的，也可以是针对一个零件甚至是一道工序的。(3)工艺规程工艺规程是在一种确定的生产条件下，说明并具体规定毛坯生产、零件加工、产品装配过程的技术指导性文件。如铸造工艺规程、锻造工艺规程、零件加工工艺规程、部件装配工艺规程、总装配工艺规程等。它是以卡片表格的形式出现的。一般都简称为铸造工艺、加工工艺等。它是车间里应用最多的一种工艺文件。工艺规程的格式有过程卡片、工件加工工艺卡片、工序卡片。①过程卡片：卡片中列出整个零件加工(包括制造毛坯、机械加工、热处理等)所经过的路线。②工艺卡片：是以工序为单位，简要说明加工零部件的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求及选用设备和工艺装备，卡片中注明毛坯类型、重量、零件数量，每道工序使用设备编号、夹具、刀具、量具编号、名称，每道工序尺寸、公差，并标出定额等。③工序卡片：以工艺过程卡片为基础，按每道工序编制的一种工艺文件，有工艺2简图，并详细说明每一个工序内容、工艺参数、操作要求，质量要求、切削用量、冷却润滑。工序简图用符号注明该工序定位部位、夹紧部位，并用粗实线表示加工表面，注明加工尺寸精度和光洁度等。工艺系统：机床→夹具→刀具→工件构成了工艺系统。工序和工步：①工序：在一台机床上连续完成的那一部分加工内容，称为工序。②工步：在加工表面、切削工具、转速和进给量都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序工作，称为工步。一种零件工艺过程不是固定不变的，零件工艺过程受零件技术要求的约束，同时又受到批量、设备条件、工艺水平等因素的制约，从生产发展和技术水平的提高角度上，工艺过程也是在不断提高和改进。数控加工工艺内容包括：①选用的加工零件和加工部位应能体现数控加工高速、高效、高精的特点。②制定的加工路线，能实现零件数控加工优质高效。③采用的装夹形式，能使零件装夹快捷省时，而且零件变形最小。④采用的编程方法最简单。⑤选用的走刀路线最合理。⑥选择的刀具，加工质量好效率高，而且最经济。⑦采用的零件自检方式最方便。二）机械加工基础1）基准：用以确定某些点、线、面位置的点、线、面称为基准。基准分为类：设计基准和工艺基准。设计基准：在零件图上，用来确定各表面间的尺寸或位置的点、线、面称为设计基准。工艺基准：零件在加工、测量、装配过程中所采用的基准，都称为工艺基准。工艺基准包括工序基准、定位基准、测量基准、装配基准、辅助基准。①工序基准：在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形式、位置的基准。②定位基准：在加工中，用以确定加工表面对刀具相互位置关系的工件上的点、线、面称为定位基准。③测量基准：用以测量工件各表面的相互位置、形状和尺寸所采用的基准。测量基准往往就是设计基准。④装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。⑤辅助基准：零件上，不需要加工或加工精度要求较低表面，为了用作加工时的定位基准，而预先将它加工或提高到一定的精度，这样的表面称为辅助基准。例如：轴类零件的顶尖孔、铸件的凸台、大型板上的工艺孔等。辅助基准也是定位基准。定位基准的选择：定位基准按其表面状况可分为粗基准和精基准。①粗基准：用毛坯上未经加工过的表面作定位基准，称为粗基准。对粗基准的要求：首先要保证所有待加工表面都有足够的加工余量；其次要保证各加工表面对加工表面具有一定的位置精度。具体的选择原则：①用完全不需要加工的表面作为粗基准；②零件表面全部是加工表面时，要选用余量最小的表面作粗基准(举3车床床身为例)；③要选择平整、光洁、尺寸足够大的表面作粗基准；④粗基准不应重复使用，一般情况下，同一尺寸方向上的粗基准只使用一次。②精基准：用零件上已经加工过的表面作定位基准，称为精基准。精基准的选择原则是：①尽可能用设计基准或装配基准作精基准。符合基准重合原则；②尽可能使零件工艺过程中各工序所用的基准统一化，符合基准统一的原则；③要选择面积大、装夹稳定可靠的表面作精基准；④自为基准：用被加工表面本身作为定位基准，可转到均匀的加工余量，如加工孔，由毛坯孔本身找正定位，四爪卡盘夹紧。这种定位方法叫做自为基准，多用于铰孔、拉孔、无心磨、镗孔等加工方法中；⑤互为基准：同一零件的不同表面，在加工中可互为基准，以保证相互位置精度。如淬火后的齿轮，是以齿面作定位基准磨内孔，然后再以磨好的孔作为定位基准磨齿面。再如，车床、铣床主轴的轴径和锥孔，也是互为基准反复加工而达到精度的。2）夹具：机床夹具是用以使工件定位和夹紧的机床附加装置，简称夹具。1、夹具种类：一般可将夹具分为三大类，即通用夹具、专用夹具和组合夹具。①通用夹具：通用夹具是已经标准化的夹具。通常作为机床的附件。如：三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、平口虎钳、分度头、回转工作台等。②专用夹具：专用夹具是指为第一工件的第一工序而设计制造的夹具。③组合夹具：组合夹具是由一套预先制造号的标准元件和部件，根据要求组装成的专用夹具。④数控机床夹具特点：为了提高加工效率，双面、四面、和多工件夹具越来越普及。为了减少工件定位和夹紧时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断出现，促进了数控加工效率的提高。2、夹具作用：保证工件的加工质量、提高加工效率、降低加工成本、改善劳动条件、扩大机床的使用范围。3、夹具的组成：夹具是由各种不同作用的夹具元件组成的。所谓夹具元件，是指夹具上用来完成一定作用的一个零件或一个简单的部件。4、夹具元件种类：①定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具中的位置的零件(或部件)，称为定位元件(或定位装置)。如：支承钉、支承板、调节支承、自位支承等。②夹具装置：在夹具中起夹紧作用的一些元件或部件，用于紧固工件在定位后的位置。③对刀元件：对刀元件的作用是确定夹具相对刀具的位置。④夹具本体：用来联接夹具上所有各种元件和装置成为一个整体的基础件。夹具本体与机床联接，确定夹具相对于机床的位置。⑤自动定心装置：可同时起定位与夹紧作用的一些元件或部件。⑥分度装置：用于改变工件与刀具的相对角度位置，以获得多个工位的一种装置。⑦夹具与机床联接用的零件，确定夹具与机床位置的导向件。⑧靠模装置、动力装置等。注：①②④⑦是成为一个夹具所必须的。3）定位：六点定位；①物体的自由度：任何一个物体在空间位置的变化，可以归结为沿空间直角坐标系，三个坐标轴0x、oy、0z的移动和绕这三个坐标轴的转动，即物体在空间具有六个自由度。②六点定位定则：用夹具上的适当设置的4六个固定点(支撑点)来限制工件的六个自由度，确定工件唯一的位置，就是工件的六点定位定则，简称六点定则。工件定位形式：①完全定位：用合理分布的六个固定支点，将工件的六个自由度限制住，从而使工件在夹具内的位置被完全确定，称为完全定位。②不完全定位：限制工件自由度数不是六个，但能满足工件加工的需要，称为不完全定位。：③欠定位：限制的自由度数少于需要限制的自由度数，称为欠定位。这是不允许的。④过定位：如果夹具内的固定点使零件的第一自由度受到重复限制，称为过定位。这是不允许的。4）工件找正与夹紧：找正：用相应的工具和量具，确定工件与刀具的正确位置和角度过程，称为工件找正。夹紧：工件找正定位后，将工件固定，使其保持正确位置就是工件夹紧，为了保证工件加工质量，在夹紧过程中要注意以下事项：①工件在夹紧过程中，不应改变找正定位时的正确位置，保证工件定位准确。②夹紧力要稳定可靠，确保工件在加工过程中，工件不发生位移，即夹紧力不能太大，也不能太小。③正确选择夹紧部位及夹压点，使工件在夹紧状态下，变形处于最小状态。○4能迅速完成工件夹紧，并且装卸方便。保证工件正确找正与夹紧，是完成零件加工首要工作，采取何种措施保证工件在夹紧状态下，变形处于最小是零件加工经常面临的又很难解决课题。一般作法：选好基准；确定夹紧方式；如用压板压紧，压紧力方向应和基准面垂直，压紧力封闭，粗加工压紧力可靠，精加工压紧力稳妥。三）编制数控加工工艺一般作法：编制数控加工工艺编基本原则，是最大限度的发挥数控机床高速、高效、高精、优势。1）分析图纸：根据数控机床所能达到精度指标，确定加工部位。特别应了解加工部位精度和其他尺寸精度的关系，了解加工部位在装配中的作用，确保加工精度指标实现。突出数控加工经济效益，满足加工节拍要求，在此基础上制作工艺简图。其要求：明确加工部位、定位基准、工件零点、坐标位置、加工顺序、加工部位尺寸精度和位置精度。加工部位相关数据和公差，加工方式和进给方向，在加工部位较多的零件中，绘制局部加工工序图，和对应的加工程序及必要的说明。52）确定装夹方式夹：尽可能的选择气动和液压夹具，突出数控机床可以实现多工位、多加工部位的特点，充分利用数控机床有效空间，尽可能多装夹工件。绘制夹具简图的要求：图中应注明定位方式、夹紧形式、多工位夹具中，应注明每个夹具分布情况，工件在夹具上位置、夹具零点、工件零点、对刀基准、工件零点设定程序、工件零点验证程序等。3）选择刀具：推广采用高效，如复合、内冷、强力等，在此基础上确定刀具切6削参数及必要的说明。4）编制数控加工工艺卡要求：注明加工顺序、刀具名称规格、切削参数、数控加工参数、固定循环参数、子程序号、Z轴参数。（数控加工工艺卡见附表）5）程序说明：包括程序结构、程序运行顺序、调用固定循环等。程序单。6）工件检测方法和注意事项。四）编制数控加工工艺几种形式：①工序集中原则。最能体现数控机床特点，在一次装夹中完成铣、钻、镗、攻丝等加工内容，可以缩短零件加工周期，消除了在加工过程中多次装夹造成的误差。箱体类、型腔类、需多轴控制加工的零件。程序编制贯彻工序集中原则，执行先主后次、先面后孔、先粗后精、至上而下的加工过程。②工序分散原则。为了最大限度提高数控机床加工效率，保证加工质量，满足加工节拍要求，在大批量的零件加工中采用较多，特别是在汽车、摩托车、液压、纺织等零件加工中广泛被采用。③混流加工原则。在中小批量零件中为了缓解加工件间能力平衡问题，有采用这种方式。其优点可充分发挥数控机床多工步加工优势，零件加工中配套性好。④粗精加工分开原则。在一些零件中由于加工余量较大，为了减少粗加工中变形保证加工精度，有采用此种方式。⑤根据机床特点确定工艺方法：·刚性机床，安排粗加工和平面加工工序，此种工艺特点是：由于加工设备刚性好，加工方式单一，可以选择优质刀具，实现高效加工，并能保证加工质量。·柔性机床，即数控机床，安排孔系加工和精加工，此种工艺特点是：适应性强，特别是位置精度要求较高的部件