工藝設計是數(shù)控加工的前期工藝準備工作，而且在預先所編制的程序中體現(xiàn)，并由機床自動實現(xiàn)。這樣一來，工藝設計是否合理、先進、準確、周密，不但影響編程的工作量，還將極大地影響加工質(zhì)量、加工效率和設備的安全運行。學生進行工藝設計時，由于缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗往往感到工藝設計無從著手。下面就以數(shù)控車削為例，淺談加工工藝的設計。

 

　　一、分析被加工零件，選擇毛坯車削加工的特點就是工件旋轉(zhuǎn)做主運動，車刀做進給運動。數(shù)控車削適合加工形狀比較復雜的軸類零件和由復雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔，并且零件上較精確的表面，常常要通過粗加工、半精加工和精加工的方法逐步達到。

 

　　進行工藝設計首先要分析零件圖樣，它包括工件輪廓的幾何形狀、尺寸、形位公差要求、表面粗糙度要求、毛坯、材料與熱處理要求以及件數(shù)要求的分析。這些都是制定合理工藝方案必須考慮的，也直接影響到零件加工程序的編制和加工的結(jié)果。

 

　　選擇毛坯時，要考慮軸類零件的毛坯類型與軸結(jié)構(gòu)有關，一般光軸或直徑相差不大的階梯軸可用熱軋或冷拔的圓棒料；直徑相差較大或比較重要的軸，大多采用鍛件；少數(shù)復雜的大型軸，也有采用鑄鋼的。

 

　　二、設計工藝過程工藝過程的設計主要包括工藝過程的劃分、選擇定位基準、選擇零件表面的加工方法和安排加工順序等。

 

　　常見的幾種數(shù)控加工工序劃分的方法有：a）按安裝次數(shù)劃分工序，也就是每一次裝夾作為一道工序，此方法加工內(nèi)容不多的零件。專用數(shù)控機床和加工中心常用此方法。

 

　　b）按加工部位劃分工序，即按零件結(jié)構(gòu)特點劃分成幾個加工部分，每一部分作為一道工序。

 

　　c）按所用刀具劃分工序，刀具集中分序法就是按所用刀具劃分工序，即用同一把刀具或同一類刀具加工完成零件上所有需要加工的部位，以達到節(jié)省時間、提高效率的目的。

 

　　d）按粗精加工劃分工序，此方法比較適合于易變形或精度要求較高的零件。合理劃分工序后，就要安排每道工序的加工順序了，總的原則是：a）上道工序的加工不能影響下道工序的定位和夾緊。

 

　　b）先進行內(nèi)腔的加工后進行外型的加工。

 

　　c）同一定位裝夾方式或同一把刀具的工序，*好相鄰連接完成，這樣可以避免因重復定位而造成的誤差和減少換刀等輔助時間。

 

　　定位基準的選擇包括定位方式的選擇和被加工件定位面的選擇。軸類零件的定位方式通常是一端外圓固定，即用三爪卡盤、四爪卡盤等固定工件的外圓表面，但此方式對于工件的懸伸長度有一定的限制，工件懸伸過長會在切削過程中產(chǎn)生變形，對于切削長度過長的工件可以采用一夾一頂或兩頂尖定位。在裝夾方式允許的條件下，定位面盡量選擇幾何精度較高的表面。

 

　　三、工序設計工序設計主要包括選擇機床和工藝裝備、確定走刀路線、加工余量、計算工序尺寸及其公差、確定切削用量及計算工時定額等。

 

　　工序設計中難點在于確定走刀路線和合理選擇切削用量。車削加工中一般要經(jīng)過循環(huán)切除余量、粗加工和精加工三道工序，應根據(jù)毛坯類型和工件形狀確定循環(huán)切除余量的方式，以達到減少循環(huán)走刀次數(shù)、提高加工效率的目的。

 

　　確定車削走刀路線時應把握以下幾點：a）對于軸類零件安排走刀路線的原則是軸向走刀徑向進刀，循環(huán)切除余量的循環(huán)終點在粗加工起點附近，這樣可以減少走刀次數(shù)，避免不必要的空走刀。b）對于盤類零件安排走刀路線的原則是徑向走刀軸向進刀。c）鑄鍛件毛坯形狀與加工后零件形狀相似，循環(huán)去除余量的走刀方式是刀具軌跡按工件輪廓線運動，逐漸逼近圖紙尺寸，實質(zhì)上是采用“零點漂移”的方式。

 

　　合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，通常根據(jù)實際情況可以選擇較大的背吃刀量和進給量，采用較低的切削速度；半精加工和精加工時，應在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本，通常選擇較小的背吃刀量和進給量。在數(shù)控車床上，精加工余量小于普通車床，一般取0.2￣0.5mm，精加工進給量一般取0.1￣0.2mm／r。

 

　　四、結(jié)束語數(shù)控車削加工工藝的設計涉及到材料、機床、刀具、夾具等整個工藝系統(tǒng)，還涉及零件結(jié)構(gòu)、形位公差、表面質(zhì)量、熱處理、測量以及經(jīng)濟核算等諸多方面。合理的加工工藝對提高數(shù)控機床的加工效率和加工質(zhì)量至關重要。