数控加工工艺与传统加工工艺相结合

1、数控加工工艺与传统加工工艺相结合王瑞泉( 天津现代职业技术学院 , 天津市300 22 2)摘 要 : 随着科学技术的不断发展 , 社会对产品的加工精度要求也越来越高 。通过对数控加工工艺和特点及传统的加工和工艺进行分析 , 充分论述了在零件的生产和加工过程中 , 要发挥数控机床加工工艺的优势 , 把数控加工 工艺和传统加工工艺相结合 。关键词 : 数控加工 ; 加工精度 ; 加工工艺 ; 结合中图分类号 : T G519 . 1文献标识码 :A文章编号 : 1673 - 582 X ( 2007) 05 - 0019 - 04机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础 。而机床工业是机械制造

2、工业的基础 ,一个国家工业的技术水平集中体现在制造业 ,其很大程度上标志着这个国家工业生产的能力和科学技术水平 。金属切削机床是加工机器零件的 主要设备 。它担负的工作量约占机器总制造工作量的 40 %60 % ,机床的质量 、精度及技术水平直接影响机械制造工 业产品质量和劳动生产率 。随着科学技术的迅猛发展 ,现代制造业中需要精密加工的零件越来越多 ,加工精度和对工件表面复杂程度要求 也越来也高 。而数控机床最适宜加工这类形状复杂精度要求高的零件 。在零件的加工和生产过程中不是靠单一的 数控加工和单一传统的机械加工来完成的 。而是把数控加工工艺和传统加工工艺有机的结合起来 ,在一定的设备 、

3、 装备的辅助下完成零件的生产和加工过程 。一 、数控加工工艺和数控加工的特点合理确定数控加工工艺对实现优质 、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用 。其内容包括选择合适的机 床 、刀具 、夹具 、走刀路线及切削用量等 ,只有选择合适的工艺参数及切削策略才能获得较理想的加工效果 。从加工的 角度看 ,数控加工技术主要是围绕加工方法与工艺参数的合理确定及其实现理论与技术 。数控加工通过计算机控制 刀具做精确的切削加工运动 ,是完全建立在复杂的数值运算之上的 ,它能实现传统的机加工无法实现的合理 、完整的 工艺规程 。(一) 数控加工的特点与传统机床加工相比 ,数控加工有如下特点 :1 . 自动化

4、程度高在数控机床上加工零件时 ,除了手工装卸工件外 ,全部加工过程可由机床自动完成 。2 . 具有加工复杂形状零件的能力 数控加工运动的任意可控性使其能完成普通加工方法难以完成或者无法进行的复杂型面加工 。3 . 生产准备周期短在数控机床上加工新零件 ,大部分准备工作是根据零件图样编制的数控程序 ,而不是去准备靠模 、专用夹具等工 艺装备 ,而且编程工作可以离线进行 ,这样大大缩短了生产的准备时间 ,因此使数控机床有利于产品的升级换代和新 产品的开发 。4 . 加工精度高 ,质量稳定目前 ,尺寸精度通常可达 ±0 . 005 mm ,最高的尺寸精度可达 ±0 . 01m 。

5、收稿日期 : 2007 - 01 - 13作者简介 :王瑞泉 ( 1960 - ) , 男 , 天津市人 , 天津现代职业技术学院机械工程系讲师 , 高级技师 , 从事数控教 学与研究工作 。·19 ·5 . 生产效率高数控机床的加工效率一般比普通机床高 23 倍 ,尤其在加工复杂零件时生产效率可提高十几倍甚至几十倍 。6 . 易于建立计算机通信网络数控机床通过因特网已初步具备远程控制和调度 ,进行异地分散网络化生产的可能 ,从而为今后进一步实现制 造过程网络化 、智能化提供了必备的基础条件 。(二) 数控加工工艺的基本特点1 . 内容十分明确而具体数控加工工艺与传统加工工

6、艺相比 ,在工艺文件的内容和格式上都有较大区别 ,如在加工部分 、加工顺序 、刀具 配置与使用顺序 、刀具轨迹 、切削参数等方面 ,都要比传统机床加工工艺中的工序内容更详细 。2 . 工艺工作要求相当准确而严密数控机床虽然自动化程度高 ,但适应性差 ,它不像传统机床加工时那样可以根据加工过程中出现的问题自由地 进行人为的调整 。3 . 采用多坐标联动自动控制加工复杂表面对于一般简单表面的加工方法 ,数控加工比传统机床加工无太大的差别 。但是对于一些复杂表面 、特殊表面或 有特殊要求的表面 ,数控加工与传统机床加工有着根本不同的加工方法 。4 . 采用先进的工艺装备为了满足数控加工中高质量 、高

7、效率和高柔性的要求 ,数控加工中广泛采用先进的数控刀具 、组合夹具等工艺装 备 ,提高了加工精度 。5 . 采用的工序集中由于现代数控机床具有刚性大 、精度高 、刀库容量大 、切削参数范围广及多坐标 、多工位等特点 。因此 ,在工件的 一次装夹中可以完成多个表面的多种加工 ,甚至可以在工作台上装夹几个相同或类似的工件进行加工 ,从而缩短了 加工工艺路线和生产周期 、减少了加工设备 、工装和工件的运输工作量 。(三) 数控加工工艺的主要内容1 . 选择适合在数控机床上加工的零件 ,确定数控机床加工内容 。2 . 对零件图样进行数控加工工艺分析 ,明确加工内容及技术要求 。3 . 具体设计数控加工

8、工序 ,如工步的划分 、工件的定位与夹具的选择 、刀具的选择 、切削用量的确定等 。4 . 处理特殊的工艺问题 ,如对刀点 、换刀点的选择 ,加工路线的确定 ,刀具补偿等 。5 . 编程误差及其控制 。6 . 处理数控机床上部分工艺指令 ,编程工艺文件 。二 、传统加工及加工工艺传统加工是以传统的机械加工 、半机械半人工操作 、纯人工操作进行加工的过程 。在生产过程中 ,那些与原材料 转变为产品直接相关的过程称为工艺过程 。它包括毛坯制造 、零件加工 、热处理 、质量检验和机器装配等 。而为保证工艺过程正常进行所需的刀具 、夹具制造 ,机床调整维修等则属于辅助过程 。通常 ,机械加工是获得机器

9、零件的最主要手段 。在工艺过程中 ,以机械加工方法按一定顺序逐步地改变毛坯形 状 、尺寸 、表面层性质 ,直至成为合格零件的那部分过程成为机械加工工艺过程 。工艺流程如图 1 所示 :图 1 工艺流程图(一) 传统机械加工工艺组成为便于工艺过程的编制 、执行和生产组织管理 ,需要把工艺过程划分为不同层次的单元 。它们分别是工序 、安装 、·20 ·© 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 工位 、工步 、走刀 。其中工序是工艺过程中的基本

10、单元 。零件的机械加工工艺过程由若干工序组成 。在一个工序中可能包含一个或几个安装 ,每一个安装中又可能包含有一个或几个工步及每一工步中包含一个或几个工作行程 。(二) 传统工艺规程及编制步骤一个零件从毛坯加工成成品的机械加工工艺过程 ,可以因产量及生产条件的不同而各不相同 。生产中用一定的 文件形式规定下来的工艺过程称为工艺规程 。1 . 机械加工工艺规程的作用和要求 机械加工工艺规程在生产中有如下作用 : (1) 工艺规程是指导生产的技术文件 。(2) 工艺规程是生产管理和组织的主要依据 。(3) 工艺规程是新建或扩建机械制造工厂或车间的基本文件 。(4) 工艺规程是现有生产方法和技术的总

11、结 ,是进行生产技术交流的重要文件 。2 . 机械加工工艺规程编制的原始资料 机械加工工艺规程的编制必须以下列要素为依据 :(1) 产品装配图及零件工作图 ,有关产品质量验收标准的技术文件 。(2) 产品产量计划 。(3) 产品零件毛坯生产条件及生产技术水平 。(4) 现有生产设备 、生产能力 、技术水平 、外协条件等有关资料 。(5) 工艺技术及夹具设计方面的手册及技术资料 。3 . 机械加工工艺规程的编制步骤(1) 分析零件图和产品装配图 。(2) 计算年生产纲领 ,确定生产类型 。(3) 对零件进行工艺分析 。(4) 确定毛坯种类 。(5) 选择定位基准和加工方法 ,拟定工艺路线和划分工

12、序 。(6) 进行工序设计 ,其内容包括确定工序尺寸及公差 、选择机床和工艺装备 、计算切削用量和时间定额以及确定工 人技术 。(7) 确定各主要工序的技术要求及检验方法 。(8) 填写工艺文件 。三 、数控加工工艺与传统工艺在加工中的结合数控加工的工艺路线设计与传统机床加工的工艺路线拟定的区别主要在于数控加工可能只是几道工序 ,而不是 从毛坯到成品的整个工艺过程 。一般来讲 ,一个零件的制造过程一般都是由数控加工和传统机械加工组合而成的 。由于数控加工工序一般都与 传统加工工序穿插在一起 ,因此在工艺路线设计中一定要兼顾数控加工和传统加工工序 ,将两者进行合理的安排 ,使之与整个工艺过程协调

13、吻合 。以图中的零件为例 ,如图所示的零件为一个阶梯轴 ,结构比较简单 。其中的双点划线表示零件的轮廓线 ; 深色实 线和浅色实线分别表示本道工序的加工轮廓线和已经加工好的轮廓线 。数控加工工序依次为工序 1 至工序 6 。为了 提高加工效率 ,需要对毛坯进行预加工 。在工序 1 之前 ,对工件进行粗车 (工序 ) ;在工 序 4 与工序 5 之间进行工件清理 ( 工序 2 ) ; 数控加 工结束后 ,对零件进行清理 (去毛刺等 ,工序 3 ) 。这 样三道分别为工序 1 (普通车床粗车) 工序 2 (钳工处 理) 工序 3 ( 清理) 的传统加工工艺就 被插在数控加 工工艺路线之中了 。以上

14、这个例子可以说明 : 数控加工工艺是不能 与传统加工截然分开的 。传统的机床加工工艺是由 操作者操作机床一步一步实现的 ,数控机床加工工 艺是预先在所编制的程序中体现的 ,由机床自动实·21 ·© 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 现 ,对于比较复杂的零件 ,数控工艺流程中还可能穿插进更多的传统加工工序 ,所涉及的传统工艺的种类也会更多 。这就要求数控工艺员具备良好而全面的工艺知识 。在实施数控加工之前 ,应先使用传统的切削工艺 ,把

15、加工余 量减小到尽可能小 。这样做既可以缩短数控加工的时间 ,降低加工成本 ,同时又可以保证加工质量 。总之 ,不论是传统加工工艺还是数控加工工艺 ,它都是有一定工艺范围的 。所谓机床的工艺范围是指机床适应 不同生产要求的能力 。大致包括下列内容 :在机床上可完成的工序种类 ;加工零件的类型 、材料和尺寸范围 ;毛坯的种 类等 。在传统机械加工和生产中 ,专用机床和专门化机床虽然自动化程度较高 ,适用于大批量生产 ,但工艺范围较窄 。 通用机床适用于小批单件生产 ,产品多变工艺范围较宽 。而数控机床能够在一次装夹中完成大量工序 ,重新调整十 分方便 ,故适用于小批生产自动化 ,它的工艺范围比之

16、传统的通用机床更宽 ,例如 : 数控车床可以完成卧式车床 ,转塔 车床 ,多刀半自动车床和仿形车床等加工工艺 。这就要求我们在整个生产和加工中根据加工的实际需要 ,把数控加工工艺和传统加工工艺合理安排好 ,使整个 工艺过程有机结合起来 。随着制造技术的不断发展和进步 ,加工工艺的不断改进和提升 ,先进工艺的开发 、引进和应用 ,在将来的制造和 加工技术中 ,用先进的加工工艺取代落后的不适应生产要求的加工工艺 ,使现代制造和加工业技术水平处在不断更 新和发展中 。参考文献 : 1 陈洪涛. 数控加工工艺与编程 M . 北京 :高等教育出版社 ,2003 . 2 王侃夫. 机床数控技术基础 M .

17、 北京 : 机械出版社 , 2001 . 3 杜君文 ,邓广敏. 数控技术 M . 天津 :天津大学出版社 ,2002 . 4 贾亚洲. 金属切削机床概论 M . 北京 : 机械工业出版社 ,1996 . 5 尚德香. 机械制造工艺学 M . 吉林 :延边大学出版社 ,1987 . 6 杨叔子. 机械加工工艺师手册 M . 北京 :机械工业出版社 ,2002 . 7 宋放之. 数控工艺培训教程 M . 北京 : 清华大学出版社 ,2003 . 责任编辑 :冯金泉 O n t h e C o m bi n a t i o n of N C P r oc essi n g Te c h ni q

18、ue wi t h Tr a di t i o n a lP r oc essi n g Te c h ni q ueWAN G Rui - q ua n( T i a n j i n M o de rn V oc at i onal Tec hnol o g ic al I ns t i t ute , T i an j i n 300222 Chi n a)A b s t r a c t : Wit h t he conti n uous de vel op me nt of scie nce a n d tec h nol ogy , t he re q ui reme nt f or t he p r ocessi ng p recision of t he p r od uct becomes more a