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[摘 要]近年来，我国科技水平进步迅速，极大带动了数控加工的发展。数控加工的第一步便是工艺设计，数控加工的工艺设计是结合普通工艺与计算机技术的难度比较高的环节，它为数控加工的施工提供方向。为了机床的高效率运作和提高工艺产品的质量，首先要做好数控加工的工艺设计选择以及方法的研究，这样才能高质量完成数控加工工作，促进制造业的快速发展。
[关键词]数控加工；工艺设计；选择；方法
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0311-01
引言
数控加工是数控机床进行零件加工的一种手段，是以互联网信息技术为基础，计算机进行控制的高科技工艺方法，能够解决各种各样的零件加工问题，在零件加工的精度与准确度方面也比传统的机床加工要提升很多。为了能够提高数控机床的操作效果，要加大对数控加工的工艺设计选择以及方法的研究，完善数控机床的编程技巧。
1 数控加工的工艺设计特点
1.1 内容复杂、严谨
数控加工的工艺设计内容非常复杂并且严谨，数控技术人员必须精通数控加工技术，在面对复杂的工件加工时能够应变自如，不断提升工作效率。另外，在进行数控加工工艺设计时，工艺人员能够依靠自身的知识储备和实践经验，处理好工作中遇到的每一个问题，不断突破创新，实现数控加工效率的最优化。
1.2 过程繁杂、难度大
数控加工的工艺设计涉及到的因素众多，既有零件和工具方面的检查，也包括图纸等方面内容的检查，在进行数控加工的工艺设计过程中，这些基本工作在完成的同时，还要确保万无一失，只有这样才能将最终的设计方案确定下来，这非常明显地表明了数控加工的工艺设计过程十分冗杂。在实际工作过程中，非常考验工作人员的耐心和经验，如面临零件选择的时候，工作人员需要判断零件的大小、尺寸是否合适，又要考虑在数控加工编程方面，要求用最低的成本消耗，实现最大的经济效益。
2 数控加工工艺设计选择
2.1 工序、工步集中与分散的决策规则
通过分析设计发放的工程图样、技术条件要求，讨论被加工零件是否可以确定在一台数控设备上完成整个零件的铣削加工过程；若不能，则应按零件特点选择不同的机床设备，同时对零件的加工工序进行划分。常用的工序划分方法有以下几种：a）在专用数控机床或加工中心上大多采用刀具集中原则划分工序，目的是为了减少换刀次数和空刀时间。在一次装夹中使用同一把刀具，完成的工作内容尽可能的多一些，然后再换第二把刀，加工其它部位。b）对于加工内容不多的结构件，可以按加工部位划分工序，每道工序加工其中一部分。在工序的划分中，要结合零件的结构与工艺性、装夹方式、所选择设备性能、可利用数控机床加工的工作量、工厂生产能力、环境等因素等合理安排灵活部署。依据零件的结构、毛料状态、安装定位与夹紧方式合理安排铣削加工顺序，重点在于不破坏零件结构刚性，保证零件的加工精度。
2.2先粗后精原则
零件切削过程中为了避免零件在加工中尺寸、形状的变化，降低零件的应力腐蚀倾向， 对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度、变形等因素，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精的原则。粗加工要尽可能大地去除余量，（余量为正常工序间余量加上适当的变形量，变形量的大小可根据经验估算，也可以通过加工试验实测。）粗加工首先要在充分考虑到后续精加工的变形问题的前提下优化加工路径，其次选择合理的刀具规格快速切除大部分加工余量，减少走刀次数，最大限度地去除实体材料。假设零件的精度要求较高时，最好在粗精加工之间安排一定的时效时间，目的是为了消除应力集中问题。精加工与粗加工最大的区别在于，精加工需要保证加工精度、降低加工变形，对于精加工来说，可以通过提高转速、增大齿数来提高切削速度，进而提高切削生产效率，然而每齿进给量却不应过度增大，原因是增大每齿进给量只会降低表面精度，产生不必要的残余应力，影响零件的最终表面质量。钢质零件有调质要求或铝合金强化处理时，小零件在棒料状态下进行，较大的零件在半成品状态下进行。
2.3 高速程编策略
a）优化编程策略，选择零件最薄弱的部位优先加工，这样可以避免加工振颤，提高零件的表面加工质量；该方式将会在很大程度上简化工艺，提高该部位加工效率。b）采用适应无干预高速铣削加工技术，尽量采用螺旋进退刀，高速加工模式，保證刀具轨迹的光滑，避免突变；减少刀具退出和重新进入材料的次数，维持刀具稳定的切削状态，保持切削厚度的均匀，尤其是在拐角等曲率变化和切深变化较大部分要预先处理。c）通过准确地定义机床几何尺寸、运动结构和参数、工装、刀具刀套、控制系统，建立完整、准确的机床模拟仿真加工环境，可以防止复杂零件高速数控加工过程中发生干涉、碰撞风险，避免试切过程中的致命错误。d）考虑防差错技术的应用，减少人为出错的可能性。例如：在铣具上设计校验销，在程序开始时编制校验，检查是否有设置错误、刀具使用错误等；在开始加工前增加试刀程序，可以有效避免型材毛料放置错误；调整加工坐标系位置可以有效避免镜像加工时机床设置错误等。e）高速自动化的无人干预加工过程是实现大型结构件高效加工的有效途径，通过深入研究应用系统功能，简化数控程编，提高程序质量。例如：通过子程序循环调用，缩减程序数据量；通常在自动化连续加工过程中，采用了不同的子程序調用方法实现不间断加工。当零件加工子程序数据量比较大，系统内存无法装载时，采用外部子程序调用方式。
3 工艺路线确定合适的方法
规划不同工艺路线的数控铣削加工，所对应的工艺设计方法必然会有很大差异。工艺设计的任务就是明确零件的哪个部位需要数控加工，需要确定加工流程，以及如何确定设定流程的前后顺序等，以上这些知识点的确定都需要工艺人员熟悉数据加工的工艺路线。由于工艺路线具有贯穿整个工艺的特点，所以在制定工艺路线时需要考虑多方面因素，把路线中的每一步都具体化，使工艺设计的确定变得清晰有序，使数控加工工作的开展和实施变得周全和井然有序。
4 结语
当代数控加工技术与传统零件加工技术比较，在加工工艺、加工自动化控制、加工设备与工装等诸多方面均不同。数控加工更加注重零件的工艺性分析，铣削加工过程中可能发生的情况很多，在工艺设计的实施中一定要尽可能的考虑周全，对待可能发生的问题要提出合理化的建议和改善问题的措施。数控加工中的工艺设计是数控编程中重要的环节，处理得当与否，将直接影响零件的加工效率、加工质量、加工性价比等问题。工艺方案的规划应尽量做到工序集中，工艺路线最短，机床辅助时间最少。
参考文献
[1] 梅影.基于数控加工的工艺设计原则与方法探讨[J].中国高新技术企业，2017，（05）：88-89.
[2] 季恺.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].科技展望，2016，（29）：44.
[3] 赵焕武，赵博锌.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].通讯世界，2016，（12）：218-219.
[关键词]数控加工；工艺设计；选择；方法
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0311-01
引言
数控加工是数控机床进行零件加工的一种手段，是以互联网信息技术为基础，计算机进行控制的高科技工艺方法，能够解决各种各样的零件加工问题，在零件加工的精度与准确度方面也比传统的机床加工要提升很多。为了能够提高数控机床的操作效果，要加大对数控加工的工艺设计选择以及方法的研究，完善数控机床的编程技巧。
1 数控加工的工艺设计特点
1.1 内容复杂、严谨
数控加工的工艺设计内容非常复杂并且严谨，数控技术人员必须精通数控加工技术，在面对复杂的工件加工时能够应变自如，不断提升工作效率。另外，在进行数控加工工艺设计时，工艺人员能够依靠自身的知识储备和实践经验，处理好工作中遇到的每一个问题，不断突破创新，实现数控加工效率的最优化。
1.2 过程繁杂、难度大
数控加工的工艺设计涉及到的因素众多，既有零件和工具方面的检查，也包括图纸等方面内容的检查，在进行数控加工的工艺设计过程中，这些基本工作在完成的同时，还要确保万无一失，只有这样才能将最终的设计方案确定下来，这非常明显地表明了数控加工的工艺设计过程十分冗杂。在实际工作过程中，非常考验工作人员的耐心和经验，如面临零件选择的时候，工作人员需要判断零件的大小、尺寸是否合适，又要考虑在数控加工编程方面，要求用最低的成本消耗，实现最大的经济效益。
2 数控加工工艺设计选择
2.1 工序、工步集中与分散的决策规则
通过分析设计发放的工程图样、技术条件要求，讨论被加工零件是否可以确定在一台数控设备上完成整个零件的铣削加工过程；若不能，则应按零件特点选择不同的机床设备，同时对零件的加工工序进行划分。常用的工序划分方法有以下几种：a）在专用数控机床或加工中心上大多采用刀具集中原则划分工序，目的是为了减少换刀次数和空刀时间。在一次装夹中使用同一把刀具，完成的工作内容尽可能的多一些，然后再换第二把刀，加工其它部位。b）对于加工内容不多的结构件，可以按加工部位划分工序，每道工序加工其中一部分。在工序的划分中，要结合零件的结构与工艺性、装夹方式、所选择设备性能、可利用数控机床加工的工作量、工厂生产能力、环境等因素等合理安排灵活部署。依据零件的结构、毛料状态、安装定位与夹紧方式合理安排铣削加工顺序，重点在于不破坏零件结构刚性，保证零件的加工精度。
2.2先粗后精原则
零件切削过程中为了避免零件在加工中尺寸、形状的变化，降低零件的应力腐蚀倾向， 对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度、变形等因素，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精的原则。粗加工要尽可能大地去除余量，（余量为正常工序间余量加上适当的变形量，变形量的大小可根据经验估算，也可以通过加工试验实测。）粗加工首先要在充分考虑到后续精加工的变形问题的前提下优化加工路径，其次选择合理的刀具规格快速切除大部分加工余量，减少走刀次数，最大限度地去除实体材料。假设零件的精度要求较高时，最好在粗精加工之间安排一定的时效时间，目的是为了消除应力集中问题。精加工与粗加工最大的区别在于，精加工需要保证加工精度、降低加工变形，对于精加工来说，可以通过提高转速、增大齿数来提高切削速度，进而提高切削生产效率，然而每齿进给量却不应过度增大，原因是增大每齿进给量只会降低表面精度，产生不必要的残余应力，影响零件的最终表面质量。钢质零件有调质要求或铝合金强化处理时，小零件在棒料状态下进行，较大的零件在半成品状态下进行。
2.3 高速程编策略
a）优化编程策略，选择零件最薄弱的部位优先加工，这样可以避免加工振颤，提高零件的表面加工质量；该方式将会在很大程度上简化工艺，提高该部位加工效率。b）采用适应无干预高速铣削加工技术，尽量采用螺旋进退刀，高速加工模式，保證刀具轨迹的光滑，避免突变；减少刀具退出和重新进入材料的次数，维持刀具稳定的切削状态，保持切削厚度的均匀，尤其是在拐角等曲率变化和切深变化较大部分要预先处理。c）通过准确地定义机床几何尺寸、运动结构和参数、工装、刀具刀套、控制系统，建立完整、准确的机床模拟仿真加工环境，可以防止复杂零件高速数控加工过程中发生干涉、碰撞风险，避免试切过程中的致命错误。d）考虑防差错技术的应用，减少人为出错的可能性。例如：在铣具上设计校验销，在程序开始时编制校验，检查是否有设置错误、刀具使用错误等；在开始加工前增加试刀程序，可以有效避免型材毛料放置错误；调整加工坐标系位置可以有效避免镜像加工时机床设置错误等。e）高速自动化的无人干预加工过程是实现大型结构件高效加工的有效途径，通过深入研究应用系统功能，简化数控程编，提高程序质量。例如：通过子程序循环调用，缩减程序数据量；通常在自动化连续加工过程中，采用了不同的子程序調用方法实现不间断加工。当零件加工子程序数据量比较大，系统内存无法装载时，采用外部子程序调用方式。
3 工艺路线确定合适的方法
规划不同工艺路线的数控铣削加工，所对应的工艺设计方法必然会有很大差异。工艺设计的任务就是明确零件的哪个部位需要数控加工，需要确定加工流程，以及如何确定设定流程的前后顺序等，以上这些知识点的确定都需要工艺人员熟悉数据加工的工艺路线。由于工艺路线具有贯穿整个工艺的特点，所以在制定工艺路线时需要考虑多方面因素，把路线中的每一步都具体化，使工艺设计的确定变得清晰有序，使数控加工工作的开展和实施变得周全和井然有序。
4 结语
当代数控加工技术与传统零件加工技术比较，在加工工艺、加工自动化控制、加工设备与工装等诸多方面均不同。数控加工更加注重零件的工艺性分析，铣削加工过程中可能发生的情况很多，在工艺设计的实施中一定要尽可能的考虑周全，对待可能发生的问题要提出合理化的建议和改善问题的措施。数控加工中的工艺设计是数控编程中重要的环节，处理得当与否，将直接影响零件的加工效率、加工质量、加工性价比等问题。工艺方案的规划应尽量做到工序集中，工艺路线最短，机床辅助时间最少。
参考文献
[1] 梅影.基于数控加工的工艺设计原则与方法探讨[J].中国高新技术企业，2017，（05）：88-89.
[2] 季恺.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].科技展望，2016，（29）：44.
[3] 赵焕武，赵博锌.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].通讯世界，2016，（12）：218-219.