數(shù)控機(jī)床加工操作的技巧研究

楊忠梁

（長(zhǎng)春光華學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

首先要明確為什么要學(xué)習(xí)數(shù)控加工，因?yàn)閿?shù)控加工是在傳統(tǒng)的普通機(jī)械設(shè)備加工的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的，數(shù)控加工是科技進(jìn)步的產(chǎn)物，是機(jī)械加工向先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，數(shù)控加工的產(chǎn)生代表著機(jī)械加工能力的極大提升，標(biāo)志著先進(jìn)的生產(chǎn)加工制造水平有了一個(gè)超越的進(jìn)步和發(fā)展[1]。數(shù)控機(jī)床是用來實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的前提條件，數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、批量、多品種的零件加工，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床。代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

1 數(shù)控加工的定義和數(shù)控加工的種類

1.1 數(shù)控加工（numerical control machining）

主要是將各種金屬零件用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行切割成形的方法，與傳統(tǒng)的機(jī)床加工相比采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工從工藝規(guī)程上是比較相似的，但在工藝方面有了明顯進(jìn)步，可以運(yùn)用刀具位移加工和數(shù)字控制方法調(diào)整零件加工中所出現(xiàn)的各種問題[2]。

1.2 數(shù)控加工的種類

（1）切削類：去除材料的方法改變工件的形狀，比如數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心、雕刻機(jī)。

（2）成型加工：用模具直接改變工件形狀，無切削屑。比如數(shù)控沖壓、數(shù)控旋壓等。

（3）特殊加工：比如線切割、電火花、等離子切割等。

2 了解到什么叫數(shù)控加工以及數(shù)控加工的種類，下一步就是怎么樣才能學(xué)會(huì)學(xué)好數(shù)控加工這門技能

第一、每個(gè)人要想學(xué)好一門技能，必須熱愛這一行業(yè)，才能有持之以恒的決心和毅力去學(xué)習(xí)。

第二、學(xué)習(xí)數(shù)控加工也是有一些技巧的，從數(shù)控加工的特點(diǎn)說起，那么，數(shù)控加工具體特點(diǎn)有：

（1）自動(dòng)化程度高，降低操作者的體力勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）加工零件精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。對(duì)大批量的零件加工尺寸一致性保障的條件是數(shù)控機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度都很高。

（3）生產(chǎn)效率高。減少了輔助時(shí)間，被加工零件的毛坯裝夾一次，就可以加工出成型產(chǎn)品。

（4）便捷新產(chǎn)品研制和改型。數(shù)控加工減少了復(fù)雜的工藝裝備和模具的制造，通過編制加工程序就可以把形狀復(fù)雜和精度要求較高的零件加工出來，只要按照新的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀，更改一下程序，就可以實(shí)現(xiàn)新的產(chǎn)品零件的加工。對(duì)原有產(chǎn)品的改進(jìn)、改型減少了加工制造周期。

（5）維修成本高。數(shù)控機(jī)床是先進(jìn)的機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，需要維修人員有機(jī)械和微電子維修方面的復(fù)合知識(shí)。做好數(shù)控系統(tǒng)的管理，制定合理的維護(hù)保養(yǎng)制度，建立完善的操作規(guī)程，及時(shí)清理數(shù)控機(jī)床內(nèi)的灰塵雜質(zhì)，做好數(shù)控柜通風(fēng)系統(tǒng)的清理工作，要使數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)產(chǎn)生的熱量及時(shí)排出。保證數(shù)控機(jī)床的正常加工工作。

我們學(xué)習(xí)數(shù)控加工，始終想著數(shù)控加工的特點(diǎn)，才能全面掌握數(shù)控加工的要領(lǐng)和精髓。

第三、數(shù)控加工是切削加工，也要從最基本的切削方式認(rèn)識(shí)和掌握數(shù)控加工的方法。切削原理的定義。切削運(yùn)動(dòng)：工件和刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切削運(yùn)動(dòng)按其作用可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

①主運(yùn)動(dòng)是切除工件上多余金屬層所必需的基本運(yùn)動(dòng)；②進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在切削加工中為使金屬層不斷投入切削，保持切削連續(xù)進(jìn)行，而附加的刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

切削三要素是指切削用量三要素，是切削速度、進(jìn)給量和切削深度（背吃刀量）三者的總稱。切削三要素是影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素。操作者在實(shí)際加工中可以體會(huì)到它的作用。

切削速度：用V表示，計(jì)算公式V=nπD/(1000×60) (m/s)。

式中D—工件待加工面直徑（mm）。n—工件轉(zhuǎn)速（r/min）。

走刀量：用S表示，單位（mm/r）。工件每轉(zhuǎn)一周，刀具沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)的距離。

切削深度：用t表示，單位（mm），計(jì)算公式t=(D-d)/2，式中D、d分別為待加工面和已加工面直徑。

數(shù)控加工切削用量的確定，直接影響加工零件的精度。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)一般以提高生產(chǎn)率為主；半精加工和精加工時(shí)應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量，最終目的是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)高效低成本的加工。

通常以粗加工、精加工來選擇切削三要素。粗加工一般選用低切削速度，大走刀量；精加工一般選用高切削速度，小走刀量。

第四、數(shù)控加工的步驟：

（1）分析零件圖，了解被加工零件的幾何形狀，工件材料，技術(shù)要求等。

（2）制定零件的數(shù)控加工工藝。

（3）進(jìn)行必要的數(shù)值計(jì)算。

（4）編寫加工零件的程序單（不同系統(tǒng)的機(jī)床編寫的程序有所不同）。

（5）程序輸入機(jī)床的操作。利用軟件自動(dòng)生成的程序，自動(dòng)輸入給數(shù)控機(jī)床，也可以手動(dòng)編程輸入到機(jī)床的面板中。

（6）程序校驗(yàn)，進(jìn)行圖形模擬，檢驗(yàn)程序是否正確。

（7）對(duì)工件進(jìn)行加工（啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床，進(jìn)行零件的自動(dòng)加工）。

（8）零件檢驗(yàn)和質(zhì)量誤差分析。

第五、必須對(duì)你所操控的數(shù)控設(shè)備的各個(gè)功能全面地了解掌握并熟練地使用，才能在操作數(shù)控設(shè)備時(shí)使數(shù)控設(shè)備發(fā)揮最大潛能，數(shù)控機(jī)床才能有最多的產(chǎn)值，為企業(yè)創(chuàng)造最大的利潤(rùn)。

第六、數(shù)控刀具的選?。?/p>

（1）實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、高精度的零件加工，必須要科學(xué)、合理地選對(duì)了刀具，可見選好數(shù)控刀具的重要性。

（2）數(shù)控刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具，選擇刀具要考慮多種因素的影響，如工件材料、零件的形狀、刀具材料、加工性質(zhì)(粗、精加工)等，必須根據(jù)具體情況合理選擇。數(shù)控刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。

（3）在加工零件時(shí)數(shù)控刀具選取應(yīng)考慮的幾方面因素：

零件加工時(shí)所選用數(shù)控刀具的類型：①按結(jié)構(gòu)劃分可分為兩種類型即：鑲嵌式和整體式；②數(shù)控刀具所選用的材料包括：金剛石材質(zhì)、高速鋼材質(zhì)、陶瓷材質(zhì)、硬質(zhì)合金材質(zhì)等等；③按數(shù)控切削工藝可劃分為：車削刀具、銑削刀具、鏜削刀具和鉆削刀具。

金屬零件加工選用切削刀具需具備的性能：①切削刀具選用的材料硬度要高于需加工工件的硬度；②數(shù)控刀具選用需具備一定的抗振動(dòng)力，且要求承載力較強(qiáng)；③高耐磨性；④高耐熱性；⑤良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不會(huì)在加工過程中與切削油以及工件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

選用數(shù)控切削刀具的原則：數(shù)控切削刀具選擇的基本原則為：刀具的更換方便，硬度強(qiáng)，加工過程中的耐用度高。安裝刀具前，需了解數(shù)控加工零件的大小，選用適合的刀具，更能保證零件的加工精度。

（1）平面輪廓的加工，常采用立銑刀。

（2）銑削平面時(shí)，應(yīng)選用硬質(zhì)合金刀片面銑刀。

（3）加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的銑刀。

（4）回轉(zhuǎn)體工件的內(nèi)、外輪廓的加工，常選取90°外圓車刀、切斷刀、內(nèi)孔車刀、內(nèi)外螺紋車刀。

刀具的切削排序問題，影響著加工的質(zhì)量、效率：在數(shù)控加工中由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng)，因此必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位；②盡量減少刀具數(shù)量；③精、粗加工的刀具要合理的安排使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具，也要如此操作；④在可以的情況下，要盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥先面后孔。

以上就是數(shù)控從業(yè)人員選用數(shù)控刀具應(yīng)該注意的問題，數(shù)控加工從業(yè)人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。

第七、學(xué)會(huì)數(shù)控編制程序的技巧，數(shù)控編制程序有兩種方法：一種是對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的曲面連接的零件，可以借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行自動(dòng)編制生成零件的加工程序代碼，另一種是對(duì)一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件直接手動(dòng)編寫零件的加工程序，無論你是選用哪一種方式來編寫零件的加工程序，若想實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效的生產(chǎn)加工出合格的零件，必須科學(xué)合理的編寫一個(gè)零件的加工程序。可見，編寫零件的加工程序的重要性[3]。那么，怎樣才能編寫一個(gè)最佳的零件加工程序呢？應(yīng)該從這幾方面因素去綜合考慮：第一個(gè)因素是零件的形狀結(jié)構(gòu)。第二個(gè)因素是零件采用什么樣的裝夾方式。第三個(gè)因素是考慮零件的材質(zhì)。第四個(gè)因素是零件的公差，精度等級(jí)以及特殊的技術(shù)要求。第五個(gè)因素是加工零件的切削三要素的合理地選取數(shù)值。只有綜合考慮這些個(gè)主要因素，才可以編寫出最合理的，最佳的零件加工程序。如果只是單單地把零件能夠加工出來的程序，而沒有考慮零件的質(zhì)量、精度以及零件的加工效率等因素，那么這樣的程序，也只是一個(gè)正確的程序而已。它算不上一個(gè)最佳的，最合理的零件的加工程序，那么，零件最佳最合理的程序是能夠充分地發(fā)揮出數(shù)控機(jī)床的自身最大的功效，最大限度地展示數(shù)控加工的特性，把高精度，高質(zhì)量，高效率低強(qiáng)度的四個(gè)方面體現(xiàn)在零件的加工過程中。這樣編寫的程序才是我們追求的最佳最合理的零件加工程序。

第八、評(píng)價(jià)一名合格的數(shù)控加工人員的標(biāo)準(zhǔn)：優(yōu)秀的合格的數(shù)控加工從業(yè)人員，必須是經(jīng)過系統(tǒng)地嚴(yán)格的學(xué)習(xí)培訓(xùn)之后，具備較高的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。具備“穩(wěn)、準(zhǔn)、狠”的個(gè)人素質(zhì)和能力，才是一名合格的數(shù)控加工人員。穩(wěn)：指的是數(shù)控加工操作人員必須心態(tài)沉穩(wěn)、遇事不慌，絕對(duì)不可以手忙腳亂，否則極易釀成“撞車”的事故。導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床的加工精度受到損失。準(zhǔn)：指的是數(shù)控加工操作人員編制的加工程序要準(zhǔn)確、每一把刀具的安裝位置必須合理準(zhǔn)確，刀具的對(duì)刀操作過程必須準(zhǔn)確，零件的測(cè)量量具的使用必須精確無誤。狠：指的是切削用量的選取必須合理，吃刀深度（背吃刀量）要敢于上大刀，要體現(xiàn)出數(shù)控機(jī)床加工高效率的特點(diǎn)，不可以大馬拉小車。

3 結(jié)語

數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用已日益廣泛，如何“管好、用好、維護(hù)好”數(shù)控機(jī)床已成為亟待解決的重要問題。按我總結(jié)的八個(gè)方面內(nèi)容去學(xué)習(xí)數(shù)控加工，是學(xué)好數(shù)控加工的有效途徑。數(shù)控機(jī)床的加工操作不是簡(jiǎn)單的設(shè)備使用，是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的應(yīng)用過程。只有用科學(xué)有效的學(xué)習(xí)方法，充分了解數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，加工時(shí)協(xié)調(diào)好各環(huán)節(jié)的平衡，才能真正發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益。學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)一定要重點(diǎn)學(xué)好上面的八方面內(nèi)容，尤其是在數(shù)控實(shí)踐環(huán)節(jié)多下功夫，多動(dòng)手、勤思考，一定能學(xué)好數(shù)控加工這門先進(jìn)的制造技術(shù)。