SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要 ：数控车床是一种高度集中的机电一体化设备， 其加工效率和加工零件的精确性与传统车床相比具有显 著的优越性。当前，人们对生活品质的要求越来越高，数 控机床的加工精度和加工质量越来越引起人们的重视。文 章重点分析了数控车床加工工艺现状，分析了加工零件的 工艺性，并对加工工艺的选用。根据上述分析，提出了加 工工艺的优化和改进。希望通过对这一问题的分析，可以 促进我国机械加工技术的进一步发展。
关键词 ：数控车床,加工工艺,加工零件,工艺现状,优化措施
机床主轴的作用在于保证机床的加工效率和精准度， 而现有的一些机床主轴概念已不能满足现有机床主轴的要 求，要机床主轴的质量和精度成为首要考察因素。数控车床 在进行零件加工时，会预先设定好刀具的数量和参数，然 后通过电脑进行控制。因此，数控车床的加工工艺是影响 加工效率和加工品质的重要因素。随着科学技术不断发展， 数控机床的技术水平不断提高， 机床的生产效率、质量不断 提高。在数控车床的加工过程中， 仍存在着合理的规划性方 面的问题，这将使机床加工品质的稳定性和一致性无法得 到有效保证。本文将从数控车床的工艺流程和方法、线路规 划、刀具安装等方面对零件的工艺进行优化和改进。
1 当前我国数控车床技术的发展情况
1.1 存在的问题
(1)数控技术应用水平低。根据目前国内数控车床的使 用状况，与世界先进水平相比，目前国内的机床数量控制 水平还处于较低水平，这是目前制约着国内生产的主要因 素。随着我国改革开放的深入，部分企业已开始实施数控 产品的对外开放，但就实践来看，许多企业对数控产品的 开放程度仍较低，有些数控设备虽然可以使用，但还处于 半开放状态，这对提高数控技术的应用和发展都会产生不 利影响。
(2)数控系统的稳定性需要提高。近几年，由于国内 数控机床的生产规模日益扩大，整个国家的数控车床加工 质量得到了极大提高。中国的机械制造业也对数控加工技 术提出了新的需求，从目前机床的使用状况来看，国内的 数控机床总体工作效率仍处于低位，严重地制约着生产效 率。此外，与国外先进水平比较，我国现有的数控机床系统仍处于较低水平， 今后仍有较大的发展空间。
(3)缺乏创造性。我国数控车床已有四十余年的发展 历史， 伴随着国家的改革开放， 引进了大量国外先进技术， 极大地促进了我国数控车床的发展。然而，从整个数控车 床技术的发展状况来看，由于我国使用数控车床技术的时 间尚短，在实践中仍有许多缺陷。为了更好地适应当今世 界发展， 我国数控车床技术需要进行持续创新和改革。
1.2 发展现代工业中数控车床行业的重要意义
随着数控机床工业的不断发展，对产品的品质和服务 提出了更高的要求。与传统的机械相比，数控车床的制造 效率和精确度更高，自动化水平更高，产品质量更稳定。 所以，如何在数控机床的加工流程中进行优化，是目前各 个企业所关心的问题。
1.3 数控车床机床生产技术现状分析
(1)工艺过程分散。现代科技的飞速发展，使得传统 的数控车床加工方式已不能适应当今生产需求，且存在着 多次重复定位现象，不可能将所有零件都集中在一起进行 加工，有些零件会在加工的时候反复进行装夹，这就造成 了零件外观上的变形。这些问题将直接影响到产品的加工 精度， 使产品质量无法得到有效的控制。
(2)工艺比较粗糙。传统的数控车床加工技术相对来 说较为落后， 加之没有进行优化， 使得加工过程十分粗糙。 在使用新工具和传统工具时，仍然有很多不同之处，这也 是操作者常常忽略的问题。在数控车床的加工中，如果只 依靠以前的操作经验，而忽略了某些零件的试验和测试， 缺乏专业技术，这些都将直接影响到数控机床的生产效率 和质量。因此，提高数控机床的加工技术是当务之急，是 决定加工产品质量的关键。
(3)缺乏专业技术人员。在数控车床的生产中，对操 作人员的技术要求较高，如果企业技术人员的技术水平不 够高，或者缺乏专业技术，没有达到企业的标准，就会对 产品的品质造成影响，导致产品的粗制滥造。如果操作人 员没有足够的专业知识，不但会影响到产品质量，还会对 数控车床的工作造成不利影响。
2 数控车床优势及加工零部件工艺性分析
2.1 数控车床优点及应用
数控车床具有控制程序，可实现自动生产，其基本原理是利用预先编制好的代码或符号指令，对各种零件进行 自动加工， 具有如下特点 ：①加工精度高， 加工品质稳定。 ②能实现多个位置的联动，并能很容易地完成某些比较复 杂的零件的加工。③加工的工件内部构造变化时，仅需更 改数控车床编程即可实现，且可任意调节加工量，总体生 产率比一般车床高。数控车床的最大优点是它的制造工艺 是自动化完成，可以取代人工，从而大大降低了总体的生 产成本。④数控车床设备对操作员的职业素养要求较高， 特别是维护和保养工作， 对技术人员的要求更高。
通过对数控车床特性和传统加工方法比较分析，可以 看出，数控车床在加工质量和精确度上都有明显优势，生 产效率也更高。在制造基准和误差控制上，数控车床具有 更好的性能，保证了被加工的产品质量符合标准。这是由 于数控加工中心采用零点补偿技术，解决了定位基准与设 计基准不能完全重合的问题，从而使测量、工艺基准与设 计基准相统一，从而大大简化了程序编制，使计算精度得 到了显著的提升。此外，它还配备了一套数码程序，可以 保证精确定位，保证了加工后的产品精确性。与此相反， 常规加工方法中的基准位置会受夹具影响，如果是大规模 生产， 则必然会出现较大误差。
2.2 加工零部件工艺性分析
在设计过程中，各个零件的尺寸都要有详细的标注， 通常都是要求统一基准来标示零件的坐标，方便后续加 工。同时，也应该让设计者对所处理产品的使用特点有一 定的认识。在进行人工编制程序时，不仅要确保资料的准 确性，还要注意与零件外形的几何要素是否相符合，特别 是在实现自动编程时，必须把注意力集中在所有元素的定 义方面。在利用数控车床进行零件加工时，要掌握零件的 外形。一般都是选择规格较为一致或多种型号的刀具，以 避免在进行加工时发生更换刀具的问题。开槽内圆角过于 狭小的情况，不但会造成加工要件的不匹配，还会引起一 系列问题。如果加工零件的结构有问题，而且边角应力比 较集中，必然会缩短加工零件的使用寿命，从而避免在加 工过程中发生反复装夹现象，要注意的是加工面尺寸与外 形位置是否相配。在数控车床的加工过程中，通常需要遵 循统一的定位标准。
3 数控车床的选用原则
3.1 前期准备
在使用数控车床进行加工前，首先要确定产品的工艺 需求、批量、相关功能，并做好前期准备。在选择数控车 床时，应以符合典型零件的加工要求为基本准则。典型的 加工要求包括 3个方面 ：结构尺寸、加工范围和精度要求。
精度要求是根据工件尺寸、定位精度和零件粗糙程度来确 定机床的控制精度。在实际生产中，可靠性是保证产品质 量和生产率的重要保证，因此在选用机床时，必须考虑可 靠性因素。可靠性是指数控车床在特定工况下，能够长期 稳定地工作，不会发生任何故障，即具有更长的平均无故 障时间，即便是发生了故障，只要稍加调整，就能再次使 用。总之， 在数控车床的前期准备工作中， 应从结构、制造 等方面进行分析，选用适合于实际生产的数控车床，以保 证机床的可靠性。
3.2 机床附件及刀具
为了保证数控机床的生产效率和质量，必须保证设备 和刀具的质量。在选择机床时， 要对机床附件、备件、刀具 等进行细致的检验，上述因素对已投入生产的机床有较大 影响，必须确保刀具与配件匹配，否则将直接影响到加工 质量和效率。
3.3 控制系统
制造商都是从同一厂商中挑选产品，最起码要在同一 厂商中进行选择控制系统，以避免在维护过程中造成不必 要的麻烦。就制造企业而言，应从性价比、机床防护两个 角度进行分析。首先要保证机床的功能和精确度，防止机 床闲置、浪费，应按客户要求来选用，不要选用与生产要 求五官的机床。另外，如有需要，应安装全封闭式或半封 闭式防护装置、自动排屑装置。在选用数控车床和车削中 心时， 应综合考虑各种因素， 以保证其合理的选用。
3.4 优化数控车床加工路线
在数控车床的加工路线优化中，一般应遵循如下原 则 ：一是尽量减少刀具的空闲时间，尽量缩短机床的加工 路线，减少部分无效工序 ;其次，零件表面粗糙度和表面 精确度必须满足设计要求 ;最后，重视数控车床点位的控 制以及定位的精准度。在数控车床加工时，刀具的运动轨 迹不是最主要因素， 关键是最短走刀路线行程。
4 数控车床加工工艺流程优化方式
4.1 加工零件的工艺性分析要准确
(1)加工零件工艺性应满足数车加工特征。在车床上 加工零件其设计图纸上，应以方便加工为基础，在图纸上 采用统一标注标准，并提供相应的坐标，以便在程序上进 行协调和控制，在保证工艺基准和设计基准，以至于检测 基准和编程原点等方面的一致性提供了方便，设计师可以 消除对产品使用特性的担忧，并在手工编程中计算出基点 坐标和计算点，在进行零件外形设计时，必须注意零件外 形几何要素是否满足要求，在程序设计中要明确所有的几 何要素，工艺性分析要充分地考虑到每个几何要素的合理特征。
(2)工件工艺特性与数控车床加工特性相适应。首先 要注意的是，零件外形和内部孔洞要尽可能地使用一致尺 寸和形状，要尽可能地减少刀具更换的次数。零件的外形 和弧度等因素决定了工件质量。在开槽内圆角不宜太小， 因为有可能找不到对应的刀具，需要避免由于构件结构不 良而引起的边缘应力集中，为了避免工件反复装夹，防治 加工的两个面大小和位置不对称，在布置过程中尽可能统 一定位基准。可以将对应的基准孔用成加工孔，同时，零 件也要有定位参考孔。以上两种方法均无法实现时，统一 的定位标准也可采用精密加工的表面，两次装夹误差均可 减小。
4.2 选择合适的加工方法和工序
(1)加工方法选择。在选用适当的加工方法时，必须 着重考虑零件粗糙度和加工精度，以满足设计和规范为出 发点。在方法的选择上， 要综合考虑零件的尺寸、形状、热 处理等方面的技术指标， 从而选出最适合、最有效的方法。 根据生产设备的实际情况，对箱体的表面孔径进行合理选 择，例如，用铰孔的方式来处理小孔，用镗孔来解决大孔。 同时，还要根据生产实际，找出提高生产效率和降低成本 的方法。
(2)加工工序选择。采用数控机床进行零件加工，通 常工艺过程比较集中，所以在一次装夹过程中，尽量实现 大多数或所有的加工工序，这是选择加工工艺时必须遵循 的基本原理。具体地说，设计者应根据零件图纸，在一次 装夹中考虑一次装夹的可能性，如果不能，应尽量减少更 换刀具和夹具的数量。在加工工艺的划分中，必须考虑加 工精度和效率两个因素，即加工工艺的先后次序应该是 “粗加工—半精加工—精加工”，如有必要，还可以分开将 各表面进行粗加工和精加工。
4.3 优化加工路线
在选择最佳加工路线时，应注意下列问题。①基本原 则。在数控车床加工过程中，最优加工路线的选择优化应 该遵循以下几个原则 ：保证加工路线最短、简化数值计算、 提高点位控制和定位的精确度。②确定具体线路。针对点 位控制的数控车床，不需考虑刀具的移动轨迹，只需满足 位置精度的要求，故应根据最小空行理论确定其轨迹。在 确定最佳切削路径时，切削工具的轴向移动距离也不可忽 略，工件的孔深对其尺寸有较大影响。以数控车床车螺纹 为例，为了防止进给机构的减速或加速出现过切行为，必 须引进距离和超越距离。在平面零件的车削过程中，通常 使用立刀侧刃， 而为了减小接刀痕迹， 保证零件表面质量， 必须考虑刀具的切入和切出程序。③轮廓处理路径。在外型面的加工中，应该在加工曲线的延伸线上设定车刀的 切入点和切割点，从而可以防止工件表面出现刮痕，改善 产品的外形平滑。在工件内轮廓面的车削加工中，工件外 轮廓的法向量应该是刀具的切入或切割路径，并在两个几 何要素的交叉点上分别设置切入点和切割点。在零件外形 加工时应尽量避免停顿，否则零件在弹性变形和保持平衡 时，很容易因停滞而失去平衡，从而在工件表面产生机械 擦伤。
4.4 所需工具设计准备
(1)工序卡制定。与一般的车床相比，数控车床技术 有一些特殊之处，主要是因为其操作比较复杂，成本也比 较高，但加工性能有较大幅度提升，数控车床的工作都比 较复杂。数控机床的编程将直接影响机床工艺，在编程时 要注意工序卡制定，编程原点、刀点和车削参数、编程说 明都需要明确，编程说明主要包括机床型号、程序编号、 刀具半径补偿、镜面对称加工等引出。在具体的编程中， 要尽可能地减少冗余程序段，合理地设置编程原点和切割 点，其中包括的“先粗后细”“由近而远”的原则。
(2)毛坯件加工灵活调整。在数控车床没有普及应用 时，一般都会安排毛坯在普通车床中进行加工，若要用数 控车床进行加工，应合理地安排加工工序，保证加工的高 质量和高效率。在实际加工中，这些原则、规范并非一成 不变，要根据具体零件的加工需要，灵活地进行调整、修 改， 以提高质量、保证精度、降低成本为根本， 对各工序进 行全面改造与优化， 从而提升生产的整体效益。
(3)刀具安装设计。刀具装配设计是数控车床工艺优 化和改进的最后一步，需要实现编程、设计和工艺的有机 结合， 同时要尽量减少装夹次数， 防止工件形状发生变形， 而且最大限度地减少了人为因素发生的几率。当零件加工 数量较少时，需要根据数控加工特性达到特定要求，从而 使机床坐标与零件尺寸关系得到较好程度的协调，并确保 机床的坐标与夹具的坐标保持一致 ;还应注意组合夹具、 可调夹具和其它通用夹具的灵活运用，从而可以很好地控 制数控机床的准备时间和制造成本。
5 结语
在利用数控车床进行加工时， 必须认识到其优越性， 并 通过合理的优化措施， 充分发挥其加工质量和效率。相对于 常规的加工车床， 数控车床具有更高的精度、更高的效率和 更高的自动化水平， 要充分利用数控车床优势， 就必须遵循 相应的工艺原则，对加工过程中的各个环节进行优化和改 进，保证加工产品质量， 推动加工制造业的发展。
(作者单位 ：江苏省昆山第一中等专业学校)
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/68988.html
