數(shù)控車(chē)床加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程優(yōu)化措施

丁文娟

【摘要】數(shù)控車(chē)床主要用于各類(lèi)軸類(lèi)或盤(pán)類(lèi)零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐螺紋的切削加工。數(shù)控車(chē)床在各種零件加工中表現(xiàn)出加工精度高、生產(chǎn)進(jìn)度高、技術(shù)要求高等特征，所以，對(duì)數(shù)控車(chē)床加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)十分必要，這不僅能夠大幅度提高工藝生產(chǎn)水平，還能保證產(chǎn)品質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控車(chē)床;加工工藝;標(biāo)準(zhǔn)化流程

【DOI 編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.02.035

Optimization Measures for Standardization Process of CNC Lathe Machining Process

DING Wen-juan

（Huai'an Technical College of Jiangsu Province，Huai'an 223001，China）

Abstract：CNC lathes are mainly used for cutting internal and external cylindrical surfaces and conical threads of various shaft or disc parts. CNC lathe shows the characteristics of high machining precision，high production progress and high technical requirements in the processing of various parts. Therefore，it is very necessary to optimize and improve the standardized process of CNC lathe processing technology，which can not only greatly improve the process production level，but also ensure the product quality.

Key words：CNC lathe;processing technology;standardized process

早期的數(shù)控機(jī)床以三坐標(biāo)立式銃床為主，主要應(yīng)用在連續(xù)空間曲面的加工。而伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)整體水平大幅度增長(zhǎng)，不僅實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的提升，還能應(yīng)對(duì)一些更加復(fù)雜的零件加工需求。雖然國(guó)內(nèi)的數(shù)控車(chē)床技術(shù)保持著良好的發(fā)展趨勢(shì)，但和發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有一定的差距，因此需要不斷完善數(shù)控車(chē)床加工水平，針對(duì)工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行優(yōu)化。

1數(shù)控車(chē)床的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及加工零部件工藝性分析

1.1數(shù)控車(chē)床加工工藝的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

數(shù)控車(chē)床搭載控制程序，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，其主要原理是借助事先編輯的編碼或符號(hào)指令完成不同零件的自動(dòng)化加工，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中表現(xiàn)出以下特征：1）有著較高的加工精度，并且能夠保證穩(wěn)定的加工質(zhì)量輸出。2）可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，對(duì)一些相對(duì)較為復(fù)雜的零件也可以輕松完成加工。3）當(dāng)加工零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，只需要改變數(shù)控程序就可以完成整個(gè)調(diào)整過(guò)程，并且數(shù)控機(jī)床允許自由調(diào)整加工量，其整體的生產(chǎn)效率要高于普通車(chē)床。數(shù)控機(jī)床的一大優(yōu)勢(shì)在于其具有自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，完全可以替代人力，使整體的生產(chǎn)成本大幅度下降。4）數(shù)控機(jī)床對(duì)操作人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)有著較高的要求，尤其是維修工作，對(duì)相關(guān)人員的技術(shù)水平也有著較高的要求。

通過(guò)分析數(shù)控機(jī)床的特征并與傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行對(duì)比，前者所表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是加工質(zhì)量或是精度方面都更加突出，有著更高的生產(chǎn)效率。無(wú)論是在生產(chǎn)基準(zhǔn)或誤差控制方面，數(shù)控車(chē)床表現(xiàn)更優(yōu)，能夠確保加工零件的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床可以通過(guò)零位補(bǔ)償?shù)姆绞浇鉀Q定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法完全重合的問(wèn)題，以此實(shí)現(xiàn)測(cè)量和工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的一致，大幅度簡(jiǎn)化復(fù)雜的編程過(guò)程，極大地提高了計(jì)算精準(zhǔn)性。并且其搭載的數(shù)字編程系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精度定位，這也能夠確保所加工產(chǎn)品的精度。相比之下，傳統(tǒng)加工工藝的基準(zhǔn)定位會(huì)受到夾具的影響，若涉及批量生產(chǎn)，勢(shì)必會(huì)表現(xiàn)出較大的誤差。

1.2加工零部件工藝性分析

在設(shè)計(jì)圖紙上，關(guān)于零件的各種尺寸標(biāo)注必須要為加工提供便捷性支持，一般要求使用統(tǒng)一基準(zhǔn)對(duì)加工零部件的坐標(biāo)尺寸進(jìn)行標(biāo)明，利于后期加工過(guò)程中針對(duì)尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且也能夠在一定程度上使設(shè)計(jì)人員了解加工產(chǎn)品的使用特性。進(jìn)行手工編制程序時(shí)，要保證數(shù)據(jù)的精確性，同時(shí)還需要關(guān)注是否匹配工件輪廓所需的幾何元素條件，尤其是在進(jìn)行自動(dòng)編程過(guò)程中，需要關(guān)注所有元素的定義。

使用數(shù)控車(chē)床對(duì)零部件進(jìn)行加工時(shí)要對(duì)零部件的外部形狀進(jìn)行控制。通常會(huì)選取較為統(tǒng)一的尺寸或多個(gè)類(lèi)型的工具，盡量避免在進(jìn)行加工過(guò)程中出現(xiàn)更換刀具的情況。開(kāi)槽內(nèi)圓角過(guò)于狹小的情況，不僅容易導(dǎo)致沒(méi)有相應(yīng)的加工要具進(jìn)行匹配，同時(shí)也可能引發(fā)一系列的問(wèn)題。若加工零件結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量問(wèn)題，并且表現(xiàn)出較為集中的邊緣應(yīng)力，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致加工零部件本身的使用壽命縮減，并且為了避免在加工中出現(xiàn)重復(fù)裝夾的情況，應(yīng)關(guān)注加工面尺寸和輪廓位置是否匹配。有關(guān)數(shù)控車(chē)床加工工藝流程的安排，通常需要遵循統(tǒng)一的定位標(biāo)準(zhǔn)。

2數(shù)控車(chē)床的選用原則

2.1前期準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備階段的主要工作內(nèi)容包括對(duì)零件加工所需工具和生產(chǎn)批量數(shù)量進(jìn)行確定，目的在于擬定對(duì)應(yīng)的功能，保證前期準(zhǔn)備工作的充足。關(guān)于數(shù)控車(chē)床的選擇，必須確保滿(mǎn)足零件基本工藝標(biāo)準(zhǔn)，例如對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸以及有關(guān)零件工藝生產(chǎn)的具體質(zhì)量要求或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等。精度要求具體是指依據(jù)工件的尺寸、定位精度和零件粗糙程度對(duì)車(chē)床的控制精度進(jìn)行設(shè)定。車(chē)床的可靠性決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，因此可靠性分析必不可少。關(guān)于可靠性的理解，是指在特定條件下，數(shù)控車(chē)床的執(zhí)行功能以及長(zhǎng)時(shí)間的功能正常運(yùn)行狀態(tài)，要求在長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)過(guò)程中不出現(xiàn)故障或出現(xiàn)故障能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整并恢復(fù)生產(chǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，關(guān)于加工生產(chǎn)之前的數(shù)控車(chē)床準(zhǔn)備工作主要涉及結(jié)構(gòu)、制造等分析工作，確保最終所選擇的數(shù)控車(chē)床滿(mǎn)足工件生產(chǎn)工藝要求。

2.2機(jī)床附件及刀具

數(shù)控車(chē)床所使用的附件以及刀具質(zhì)量將直接決定最終的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。因此關(guān)于數(shù)控車(chē)床的選用必須關(guān)注其附件和刀具的質(zhì)量水平，要求所使用的刀具和附件必須配套。

2.3控制系統(tǒng)

關(guān)于控制系統(tǒng)的選擇，通常會(huì)使用同一家供貨商的產(chǎn)品，但同時(shí)也需要橫向比較其性?xún)r(jià)比以及機(jī)床防護(hù)功能。性?xún)r(jià)比方面主要是指數(shù)控車(chē)床的功能性以及精度表現(xiàn)，提高其在日常生產(chǎn)過(guò)程中的利用效率，避免出現(xiàn)閑置浪費(fèi)的情況，強(qiáng)調(diào)數(shù)控車(chē)床功能和生產(chǎn)需求之間的匹配。而機(jī)床防護(hù)方面則是指機(jī)床所搭配的全封閉或者是半封閉防護(hù)裝置，自動(dòng)排屑裝置等，能夠有效確保機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中的安全性，提高其使用壽命。

2.4選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒?/p>

確保使用的加工方法合適是保證最終加工精度達(dá)標(biāo)，并且表面粗糙程度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵舉措。關(guān)于加工方法的選擇需要參考的依據(jù)通常為零件的形狀、尺寸以及熱處理等相關(guān)技術(shù)要求。盡可能選擇效率最高且最為合適的加工方法。例如依據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際情況，箱體表面的孔洞加工一般使用鉸孔方法，如果對(duì)于孔洞的面積要求較大會(huì)選擇鏜孔。除了考慮方法的合適性之外，還需要兼顧方法對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)成本，以追求低成本、高效率和高質(zhì)量為核心要素。

2.5選擇適當(dāng)?shù)募庸すば?/p>

在數(shù)控車(chē)床加工時(shí)，考慮在裝夾時(shí)能否一次性的完成全部工序或大部分工序，工序盡可能集中，這就需要先來(lái)分析圖樣中零件在加工中是否可以一次裝夾完成，如果達(dá)不到一次裝夾，要減少裝夾的次數(shù)和刀具的更換次數(shù)，并且在劃分工步中，加工精度和加工效率兩個(gè)方面因素要重點(diǎn)考慮，在同一個(gè)工件的加工表面上加工順序是粗加工一半精加工一精加工，也可所有表面粗加工、精加工分著進(jìn)行。

2.6優(yōu)化數(shù)控車(chē)床加工路線(xiàn)

針對(duì)數(shù)控車(chē)床的加工路線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化，通常需要遵循以下原則：首先，避免刀具出現(xiàn)較多的閑置時(shí)間，盡可能縮短加工線(xiàn)路，必要的情況下可以刪減一些無(wú)效程序;其次，零部件表面粗糙程度以及表面精度要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);再次，通過(guò)簡(jiǎn)化編程的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)值精確;最后，重視數(shù)控車(chē)床點(diǎn)位的控制以及定位的精準(zhǔn)度。使用數(shù)控車(chē)床加工，刀具的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)并非最為關(guān)鍵的因素，關(guān)鍵點(diǎn)在于刀具走刀路線(xiàn)行程最短。

3數(shù)控車(chē)床加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程優(yōu)化

3.1確認(rèn)工件加工部位和內(nèi)容

正確的加工工序是保證工藝生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵，同時(shí)也影響著數(shù)控車(chē)床和其他生產(chǎn)作業(yè)工序之間的銜接順暢性。通常零件的工程圖只會(huì)針對(duì)工件的具體形狀、大小進(jìn)行標(biāo)識(shí)，而涉及毛坯材料并未給出明確的要求。因此在數(shù)控車(chē)床編程過(guò)程中，需要針對(duì)材料的規(guī)格、大小、形狀以及熱處理的情況進(jìn)行詳細(xì)分析。這是因?yàn)楣ぜ墓こ虉D紙、內(nèi)容、材料、數(shù)據(jù)等都屬于原始信息范疇，而對(duì)這些信息的準(zhǔn)確把控直接決定著規(guī)劃設(shè)計(jì)的最終質(zhì)量，同時(shí)也影響著數(shù)控車(chē)床的加工表現(xiàn)。除了上述信息之外，還需要關(guān)注工件原始信息之外的一些要求，例如在進(jìn)行加工之前的形狀、尺寸或鍛件等參數(shù)。這是因?yàn)樵谕瓿缮弦坏拦ば蛑?，上一道工序的基?zhǔn)面基準(zhǔn)孔會(huì)對(duì)加工部位的形狀、尺寸產(chǎn)生一定的影響，而這些數(shù)據(jù)信息是保證各加工工序之間順利銜接的關(guān)鍵。

3.2確認(rèn)車(chē)床類(lèi)型和控制系統(tǒng)

首先，針對(duì)車(chē)床的型號(hào)和規(guī)格進(jìn)行確定。確定依據(jù)在于所需要加工生產(chǎn)的工件對(duì)應(yīng)的加工空間和具體的生產(chǎn)區(qū)域，以此獲得數(shù)控車(chē)床的額定功率范圍、換刀系統(tǒng)和各種附件配套情況。一般會(huì)選擇額度功率較低且主軸速度較高的數(shù)控車(chē)床，而涉及大車(chē)床的確定，則需要選擇較高額定功率以及主軸速度較低的數(shù)控車(chē)床。其次，關(guān)于控制系統(tǒng)的選擇?？刂葡到y(tǒng)是決定數(shù)控車(chē)床加工表現(xiàn)的關(guān)鍵，必須保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，尤其是各種控制器的功能可靠。同時(shí)還需要對(duì)控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的編程方式（如子程序和加工循環(huán)功能）進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.3確認(rèn)工件的安裝方式

關(guān)于工件的安裝方式進(jìn)行確認(rèn)十分關(guān)鍵，在進(jìn)行該項(xiàng)操作之前，需要針對(duì)具體的加工部位、定位、基準(zhǔn)和夾緊要求的條件進(jìn)行確定，以此獲得正確的夾具和輔助工具應(yīng)用。夾具部分的設(shè)計(jì)合理性，直接決定著最終的加工效率，同時(shí)也影響著工件質(zhì)量，這是因?yàn)閵A具會(huì)決定加工質(zhì)量的一致性。目前常用的數(shù)控車(chē)床在夾持工件時(shí)多用三爪自定心卡盤(pán)，在維持較高轉(zhuǎn)速的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工件的有效固定?，F(xiàn)階段所使用的卡盤(pán)，轉(zhuǎn)速一般維持在4000～6000 r/min，所提供的夾緊力處于2000～8000 N之間，在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出。

3.4確認(rèn)工件加工的工藝方案

第一，先粗后精。涉及切削加工過(guò)程，出于提高工件質(zhì)量的考慮，必須保證加工工序的合理性。多數(shù)情況下會(huì)對(duì)精加工之前的加工余量進(jìn)行精簡(jiǎn)，其目的在于確保加工余量匹配精加工的要求。完成加工工序的合理設(shè)計(jì)之后，首要任務(wù)是完成換刀操作，依次完成半精加工和精加工操作。半精加工的主要目的是對(duì)余量均勻性進(jìn)行調(diào)整，為精加工的順利展開(kāi)奠定基礎(chǔ)。第二，先近后遠(yuǎn)。主要是依據(jù)加工部位完成對(duì)刀點(diǎn)距離的確認(rèn)，遵循由近及遠(yuǎn)的加工原則，如此操作的主要原因是縮短刀具移動(dòng)距離，避免過(guò)多的空行程。車(chē)削加工順序應(yīng)當(dāng)遵循由遠(yuǎn)及近，這種加工順序能夠保證毛坯件的剛性。第三，遵循先內(nèi)后外的加工順序。主要適用于需要內(nèi)外表面均進(jìn)行加工的零件。關(guān)于加工方案的制定，要考慮內(nèi)型和內(nèi)腔的設(shè)計(jì)，隨后逐步延伸到外表面的加工，目的在于保證工件尺寸和形狀的精準(zhǔn)性，同時(shí)也有利于加工過(guò)程中切屑的清除。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了更好地彰顯數(shù)控車(chē)床應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，關(guān)注相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程的優(yōu)化策略，不僅能夠提高加工工件的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也能夠使數(shù)控車(chē)床的生產(chǎn)效率提高。相關(guān)優(yōu)化策略包括對(duì)加工工件的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行確定，對(duì)車(chē)床類(lèi)型和系統(tǒng)類(lèi)型進(jìn)行確定，明確工件的安裝方式以及針對(duì)工件加工工藝方案進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)等，同時(shí)，在進(jìn)行工藝流程優(yōu)化的過(guò)程中，需要依據(jù)實(shí)際情況做出靈活調(diào)整。

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