發布時間：2016-10-11所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 這篇工業技術經濟投稿發表了數控加工工藝與機械加工工藝的研究，數控加工工藝直接關系到機械加工的效率，數控技術給傳統的機械加工帶來了革命性的變化，那么數控對機械加工工藝產生的最大的三個因素分別是什么呢?論文進行了如下總結。
這篇工業技術經濟投稿發表了數控加工工藝與機械加工工藝的研究，數控加工工藝直接關系到機械加工的效率，數控技術給傳統的機械加工帶來了革命性的變化，那么數控對機械加工工藝產生的最大的三個因素分別是什么呢?論文進行了如下總結。
摘要：數控技術給傳統的機械加工帶來了革命性的變化，引領機械加工向著高質量、高效率方向前進，產生了與傳統零件加工工藝方法明顯不同的數控加工新工藝，本文對影響機械加工工藝最重要的三個因素進行了分析對比。
關鍵詞：工業技術經濟投稿,機械加工研究
引言
數控加工所用的數控機床及其以整體硬質合金、可轉位刀具為代表的技術一起構成了金屬切削發展史上的一次重要變革，數控技術給傳統的機械加工帶來了革命性的變化，引領機械加工向著高質量、高效率方向前進，產生了與傳統零件加工工藝方法明顯不同的數控加工新工藝。數控機床是高精度和高生產率的自動化機床，加工過程中的動作順序、運動部件的坐標位置等功能，都是通過數字信息自動控制的，操作者在加工過程中無法人為干預補償。數控技術的種種特點都一一映射在數控加工工藝中，數控技術對機械加工工藝改變最大的三個因素分別是數控機床、數控刀具、氣液電柔性控制夾具。
1數控機床對加工工藝的改變
數控機床的主軸驅動系統和進給驅動系統，分別采用交流、直流主軸電動機和伺服電動機直接驅動，這兩類電動機調速范圍大，并可無級變速，因此使主軸箱、進給變速箱及傳動系統大為簡化，傳動鏈大大縮短，齒輪、軸承、軸的結構數量大為減少，甚至不用齒輪，由電機直接驅動主軸或進給滾珠絲桿。數控機床常有配有自動換刀裝置、回轉工作臺(實現分度轉位、圓周進給)、工件交換系統、對刀裝置、排屑裝置等，柔性制造系統還配有自動上下料系統等。
1.1數控機床的結構及性能對工藝的改變
數控機床的結構及性能特點使一些傳統加工方法中應慎用的加工方式變得可行，傳統的懸臂鏜和利用尾座導向支撐鏜，已被現代數控機床中調頭鏜和各種固定循環方式所取代;傳統的孔位加工中的充填法、空刀法、修整法已被多種形式的圓弧插補、背鏜法和數控修整法所代替;最新出現的硬切削是一種新的加工工藝，在提高加工效率、降低加工成本、減少設備資金投入方面獨樹一幟，對傳統的磨削工藝提出挑戰，“以切代磨”將成為發展趨勢之一。普通銑削一般采用逆銑，因普通銑床的絲杠傳動之間的間隙較大而且不方便調整，導致加工時竄動，這種結構逆銑加工質量好;而數控機床采用高精度的滾珠絲杠，配置有調整間隙的裝置，這種結構順銑加工質量好。
1.2程序指令對工藝的改變
數控加工是在數控系統中預先輸入的程序指令來控制加工的，編程指令就能對機械加工工藝產生改變，數控加工中特有的循環加工指令，就直接改變了機械加工工藝。例如數控車削中的外圓粗加工固定循環G71、端面粗加工固定循環G72、復合固定循環G73，這三種粗加工循環直接把粗加工、半精加工合并;粗加工后跟上外圓精加工固定循環G70，把粗加工、精加工連貫;基于數控機床的自動換刀，搭配徑向切槽固定循環G75、螺紋切削復合循環G76，把軸類零件、盤套類零件的半精加工、切槽、車螺紋、精加工、倒角、倒圓角合為一道工序，循環程序指令直接把工序集中。一次裝夾連續完成車端面、車內外圓柱(錐、弧)面、切槽、車螺紋或者銑面、銑外形、銑槽、鉆孔、鏜孔等結構要素加工，這種在數控機床上連續完成的多種加工，符合工序的定義，就定義為一道工序，這就是典型的工序集中，但如果是在傳統機械加工中，多種工藝方法是需要多道工序完成的。傳統工藝中所說的“工序”，在數控加工中，應按照“工步”來理解，數控加工零件，工序雖只有一道，但加工過程仍是一步一步進行，按相關定義，這一步一步的加工稱為“工步”。傳統加工中，工序較分散，每道工序中的工步內容少，而數控加工中一道工序中的工步內容很多，傳統加工工藝編制時將“工序”的編制作為重點，而數控加工中，著眼點就必然在“工步”上。
2數控刀具對加工工藝的改變
數控刀具也叫現代高效刀具，典型代表就是作為主流產品的機夾可轉位硬質合金刀具和正在發展中的超硬刀具(金剛石、立方氮化硼刀具)，數控刀具實際上是標準化的產物，要滿足數控機床自動換刀的要求，數控刀具一般不刃磨，即使要進行刀具修磨涂層也是采用外包方式�，F代高效刀具就是要實現高效率、高精度、高可靠性、專用性，刀具廠商從單純的“賣刀”，轉變為能夠根據加工特點及工件提供整套的高效加工解決方案，這是刀具業的一次重大戰略轉變，也就是刀具行業的供給側改革�？蛻舨坏軓牡毒邩颖局羞x到合適的刀具，還能從刀具廠商中得到切削加工整體解決方案，刀具廠商對它提供了每一種刀片的都做過金屬切削實驗，對客戶提供切削用量參考數值，一本刀具樣本，還能當成切削手冊使用。
2.1刀具卡、刀具庫管理
傳統工藝規程重工藝流程、工序過程，刀具僅僅是寫出來就行，比如“75。外圓車刀”，但數控刀具是標準化的產物，到刀具廠商或市場上購買的，必須選用適合機床刀具系統規格的相應標準刀柄，且刀片與刀桿要相配或刀具與刀柄要相配，所有刀具全都預先裝在刀庫里，通過數控程序的選刀和換刀指令進行相應的換刀動作，自動換刀裝置能夠迅速、準確地把刀具安裝到機床主軸上或返回刀庫。所以數控工藝規程除了工藝流程、工序過程，還必須配有刀具卡，提供刀號、刀補、刀片刀桿、刀具刀柄的型號規格等信息，說明刀具加工的部位，最好能附上刀具圖，就更直觀，這就引入一個新的工藝任務———選刀，從刀具廠商樣本中選擇符合工藝要求的刀具，做刀具卡、刀具庫管理。
2.2新刀具產生新工藝
數控刀具技術的發展，新型高效刀具不斷涌現，使得金屬切削工藝規程發生了很多改變，比如現代企業為了提高生產效率，減少或合并加工工序的趨勢也很明顯，例如取消半精加工，粗加工后直接進行精加工，粗鏜后直接精鏜，鉆孔后精鉸一次到位，面粗銑后一次精銑達到要求，在粗加工中盡可能多地切除加工余量，隨后的一次精加工直接保證加工尺寸和形狀、位置精度以及表面加工質量，這就對機床和刀具都提出了很高的要求，實際上就是工藝的改變，機床、刀具改變了工藝規程。再比如現代企業還在推廣使用新刀具，比如玉米銑刀(粗加工，比立銑刀耐用)、螺紋銑刀(在加工中心上銑螺紋，高效高精度)、螺紋旋風銑(用車床來加工螺紋)、球刀(銑曲面)、槍鉆(鉆深孔)、刮齒刀(加工內齒輪)，新刀具直接產生新工藝。
3氣液電自動控制夾具
傳統機械加工工藝方法是在普通機床上依靠夾具，采用“一人、一機、一刀、一道工序”的方法對零件進行加工，對于結構復雜的零件一般需要多套工裝夾具、經過幾十道工序、多次定位裝夾才能完成加工，導致加工零件的一致性差、加工效率低、工裝數量多、生產準備工作量大、生產周期長等諸多弊端。數控機床通常采用高速切削或強力切削，加工過程自動化，對數控夾具提出了新的功能要求，首先是夾緊力要大，保證夾緊可靠，其次是柔性要好，適應自動控制。所以數控夾具通常采用氣液電自動控制夾具，氣液電自動控制夾具最重要的是保證定位精確、夾緊可靠，夾具的導向由數控機床及數控裝置保證，夾具的對刀通過預對刀操作或用機外對刀儀檢測并輸入數控系統，夾具的分度轉位由回轉工作臺自動控制。比如數控車床采用液壓、氣動卡盤、液壓心軸或夾套，保證夾緊可靠。數控銑床、加工中心夾具不設置對刀裝置，由工件坐標系原點與機床坐標系原點建立聯系，通過預對刀操作或用機外對刀儀來保證工件與刀具的正確位置，位置精度由機床運動精度保證，所以數控銑床、加工中心通常采用通用夾具，例如機床用平口虎鉗、回轉工作臺等，但采用液壓或氣動作為夾緊動力源。數控鉆床夾具不用鉆模鉆套，利用數控機床坐標系統精確控制孔的位置和加工精度，可先用中心鉆點窩定孔中心，起到加工導向作用，然后用鉆削刀具加工孔深，如果是細長孔，可利用程序控制采用往復排屑鉆削方式加工。所以數控機床加工具有加工工序少，專用工裝數量少的特點，表1為原采用傳統加工工藝方法和現采用數控加工工藝方法的工藝生產情況對比，加工對象是一精度要求高、結構復雜的殼體零件。綜上，基于數控機床、數控刀具、氣液電自動控制夾具技術的進步，數控加工工藝的總趨勢是工序集中，自動控制，是對傳統機械加工工藝的優化排序。傳統機械加工過程中，機床、刀具、工裝夾具、檢測、工件調頭等因素，只要變化了其中一項，都會導致加工中斷而分出多道工序。數控加工工藝中，真正導致加工不連續只有更換機床，當然工件調頭二次裝夾也會導致加工中斷，但隨著數控技術的發展，雙主軸數控機床的普及，未來可以保證即使是工件調頭二次裝夾，加工同樣連續，至于刀具、工裝夾具、檢測等都可以采用柔性自動控制技術保證加工連續。由于數控加工的切削用量朝著高切削速度、高進給率和小背吃刀量的方向發展，所以在編寫具體工藝規程時，一般規定以一次定位裝夾為一道工序，每用一把刀具定為一個工步，并要求把每個工步的加工內容、切削用量詳細標出，工藝文件直接用于指導數控程序的編制。
參考文獻：
[1]鄭紅.基于企業產品的數控加工工藝課程設計教改實踐[J].才智，2015(12).
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[3]鄭紅.RV減速器擺線輪零件加工工藝設計探討[J].價值工程，2015(23).
作者：鄭紅 單位：溫州職業技術學院
推薦期刊：《工業儀表與自動化裝置》雜志，創刊于1971年，雙月刊，大16開，經國家科學技術委員會批準，在國家新聞出版總暑登記注冊。
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