数控加工过程中的零件图工艺分析
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作者: 车丛国
摘 要：在进行工艺分析时要有机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具、夹具手册等，根据工件材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等。
关键词：数控加工；零件图；工艺分析
中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2009）03-0306-01
1 数控加工的工艺分析应注意的问题
1.1 选择合适的对刀点和换刀点
对刀点是数控加工时刀具相对于工件的运动起点，又叫起刀点或起始类，也就是程序运行的起点。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系，对刀点选择原则如下：
（1）主要考虑对刀点在机床上对刀方便，便于观察和检测，编程时便于数学处理和有利于简化编程。
（2）对刀点可选在零件或夹具上，为提高零件的加工精度，减少对刀误差，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。
（3）对数控车床，镗铣床，加工中心等多刀加工数控机床，在加工过程中需要进行换刀，因此编程时要考虑不同工序之间的换刀位置。换刀点应设在工件外部以换刀时刀具与工件或夹具不发生干涉效准。
1.2 审查与分析工艺基准的可靠性
数控加工工艺特别强调定位加工，尤其是正反两面都采用数控加工的零件，其工艺基准的统一是十分必要的，否则很难保证两次加工后两个面上的轮廓位置尺寸的协调，如果零件上没有合适的基准，要考虑在零件上增加工艺只台或工艺孔，在加工完成后再将其去除。
1.3 选择合适的零件安装方式
数控机床加工时，应尽量使零件一次安装，完成零件所有待加工面的加工。要合理选择定位基准和装夹方式以减少误差。应尽量采用通用夹具式组合夹具，必要时才设计专用夹具。
2 数控加工零件图的工艺分析
在确定数控加工零件和加工内容后，根据所了解的数控机床性能及实际工作经验，需要对零件图进行工艺分析，以减少后续编程和加工中可能出现的失误，零件图的工艺分析可以从以下几个方面考虑。
（1）审查零件图的完整性和正确性。
对轮廓零件，审查构成轮廓各几何元素的尺寸或相互关系的标准是否准确完整。例如：在实际工件中常常会遇到图纸中给出的几何元素的相互关系不正确、缺尺寸，使编程计算无法完成。或虽然给出了几何元素的相互关系，但同时又给出了引起矛盾的相关尺寸、尺寸多余等同样给编程带来困难。
（2）审查零件图中的尺寸标准方式是否适应数控加工的特点。
对数控加工来说，最倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸，这种标准方法便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计、工艺、检测基准与编程原点位置的一致性方面带来很大方便，由于零件设计人员往往在尺寸标准中较多地考虑装机等使用性能，而不得不采取局部分散的标准方法，这样会给工序安排与数控加工带来诸多不全。事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因而改变局部分散标准法为集中引注或坐标式标注是安全可行的。
（3）审查零件图样中构成轮廓的几何元素是否充分。
在自动编程时，要对构成轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每一个基点坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。所以在审查图样时一定要仔细认真，发现问题要及时同有关人员更改。
（4）审查和分析零件所要求的加工精度，尺寸公差是否都可以得到保证数控机床尽管比普通机床加工精度高，但数控加工车普通加工一样，在加工过程中都会遇到受力变形的困扰，因此对于薄壁零件、刚性差的零件加工，一定注意加强零件加工部位的刚性，防止变形的产生。
（5）特殊零件的处理。
对于一些特殊零件，例如对于厚度尺寸有要求的大面积薄壁板零件，由于数控加工时的切削力和薄板的弹性退让容易产生切削面的振动，影响到尺寸公差和表现粗糙度的要求。因此加工这些零件时应采取特别的工艺处理手段，例如改进装夹方式，采用合适的加工顺序和刀具，选择恰当的粗精加工余时等。
3 选择并决定进行数控加工的内容
选择哪里最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
3.1 一般可按下列顺序考虑选择
（1）普通机床无法加工的内容应非优先选择内容；
（2）普通机床难加工，质量也难保证的内容应作为重点选择内容；
（3）普通机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。
3.2 下列一些内容则不宜采用数控加工
（1）需要较长时间占机调整的加工内容，如：以很粗糙的毛坯的粗基准定位来加工第一个精基问候语的工序等。
（2）必须按专用工装协调的孔及其它加工内容。
（3）按某些特定的制造依据（如：样板、样件、模贴等）加工的型面轮廓。
（4）不能在一次安装中加工完成的其它零量分散部位；采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排普通补充加工。
（5）加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。
此外，在选择和确定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等。
4 零件图样上尺寸数据的标准原则
零件图上尺寸标准应适合数控加工的特点，构成零件轮廓的几何元素的条件应充分，要审查与分析定位基准的可靠性，对图纸的工艺性分析审查一般是在零件图纸设计和毛坯设计之后进行的，特别是在把原来采用普通机床加工的零件改为数控加工的情况下，零件都已定型，我们再要求根据数控加工工艺特点，对图纸或毛坯进行较大更改，一般是比较困难的，所以一定要把重点放在零件图或毛坯图初步设计与设计定型之间的工艺审查与分析上，在不损害零件使用特性的许可范围内，更多的满足数控加工工艺的各种要求，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点，零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，尤其是加工面转接处的凹圆弧半径，一根轴上直径相差不大的各轴肩处的退刀槽宽度等最好统一尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便提高效率，内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，而刀具直径的大小与被加工零件轮廓的高低影响着工件加工工艺的好坏，因此内槽圆角半径不应过小。铣削零件底面时，槽底圆角半径γ不应过大。应采用统一的基准定位，否则会因工件重新安装产生定位误差导致加工后的两个面上轮廓位置和尺寸不协调现象。
5 总结
我们要掌握这种分析方法，从而真正做到数控加工的高质量、高效率。
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