数控加工工艺设计论文

2022-04-18

摘要：在以数控机床等为代表的自动化机床的出现，实现了传统机床向自动化、信息化、精确化模式的转变，提大地提升了工业生产水平。但是由于数控机床具有结构复杂、元件精密高、自动化程度高等特点，就不能够沿袭传统机床的加工工艺模式，而是应该结合数控机床自身的特点进行针对性工艺方案确定。本文就数控加工工艺设计进行讨论，以期为相关研究提供一定的借鉴。今天小编给大家找来了《数控加工工艺设计论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

数控加工工艺设计论文篇1：

大数据时代下的数控加工工艺设计方法及研究

摘要：随着现代化科学技术水平的不断提升与发展，我国数控加工技术同样得到迅猛发展，而且逐渐向着智能化以及自动化方向发展。从专业化角度出发，数控加工中的工艺设计属于零件加工准备环节工作，必须要在程序编制前顺利完成，究其原因在于只有工艺设计方案明确后，程序才能够有依据可循。工艺设计工作的合理化以及严谨化不仅能够进一步减少编程实际工作量，而且还能够提升加工质量以及工作效率，对设备安全运行产生非常重要的影响。本文就数控加工的工艺设计原则及方法展开详细论述。

关键词：数控加工工艺设计原则方法

KeyWords：Numerical control processing；Process design principle；Method

数控技术主要是指借助数字化技术就机械设备实施有效控制管理的技术。从专业化角度出发，就是实现数字、文字以及符号之间的优化组合，最终形成相关指令，强化机械设备控制管理。现阶段，运用数控技术可以有效解决机械加工实际工作中的相关工艺问题，一般情况下要比传统形式机床加工的准确性以及效率要高很多。通常情况下，数控技术是由计算机进行指令发送的，然后在此基础上促進机床正常运行。所以，指令编辑将会对加工质量产生非常大的影响，为从根本上提升数控加工实际质量水平，相关工作人员必须要熟练掌握数控加工具体化设计原则，积极改进指令的相关编辑方法，重视数控加工方法研究。

1 数控加工工艺设计基本特征分析

1.1 工序集中特点

数控机床通常情况下都会存在自动换刀的刀库以及刀架，从换刀工序角度出发，往往是由计算机进行控制的，所以，数控工艺工序与传统机床进行比较，前者更为集中，能够在一定程度上大大节省占地面积，而且一般不需要就半成品实施检测，能够节省工作实际工作时间，大大释放劳动力。

1.2 自动化程度高的特点

数控机床整个工作都是几乎都是由先进的计算机程序完成控制管理的，通常情况下不会运用工人进行手动更换刀具，能够从某种程度上排除机床人工操作期间的失误。此外，数控机床加工出来的产品往往比传统机床所加工出来的产品精度高很多，在不断节省劳动力的基础上，发挥提升零件质量水平的作用，加工效率与劳动生产率将会大大提升。

1.3 工艺设计内容相对复杂的特点

数控加工从工艺内容角度出发，其与传统机床进行对比，数控机床的内容更加复杂化，且对相关工作人员的实际素养要求要高很多，往往需要实际工作人员具备非常强的技术技巧以及较为充足的基础知识水平，可以对数控机床实施灵活应用，正确处理实际加工期间的突发问题。此外，数控加工工艺会涉及到对零件加工内容以及步骤的进一步分析与明确，致力于加强对零件图的工艺分析以及工艺设计，借助数学方法对零件图纸实施科学化处理，正确编写零件加工的执行程序，并在结合程序设计情况与机床工作状态前提下，有效处理好现场出现的问题。这种情况下，数控机床加工人员就必须要具备相对较强的工艺知识以及实际工作经验，端正工作态度，在整个数控机床实际工作过程中，很好地凭借个人经验以及技术处理手段不断提升实际工作效率。

2 数控加工工艺设计需注意的事项

2.1 数控加工应做到先粗后精

所谓的先粗后精原则主要是指首先借助粗加工提高加工速度，然后再凭借精加工增加对余量的有效利用。具体来说，精加工前应提前实施粗加工，进一步减少加工余量以及动刀次数，从根本上促进工作效率的大大提升。当粗加工完成之后应该过一段时间之后再实施精加工，究其原因在于粗加工后的相关零件会存在不同程度上的轻微形变，经过一段时间恢复会使零件最大限度恢复到原状。因粗加工后的余量均匀性不能够在精加工整个过程中得到有效利用，故一般会实施半精加工，从而保证余量的充分利用。总之，加工零件工作中，相关工作人员应严格坚持先粗加工后精加工原则，有效确保产品精度以及光洁度。

2.2 数控加工应做到一次定位

数控加工工作人员要想促进生产效率不断提升，则应该使零件在同样条件下尽量多的完成工序，并做到工序的集中化，减少误差的出现。精准定位能够保证工件表面位置具体化程度更高，这种情况下，工作人员就应该将多种工序进行有机结合，然后采用统一标准进行定位。所以，数控加工实际工作人员必须要将其作为基准面，科学安排工序开端以及结尾，从而为工序开展奠定良好的基础，加快加工速度。此外，数控加工设计人员还应该提前制定出合理化的标准，做好统一安排。

2.3 数控加工应做到先近后远

就近原则能够在数控加工工作中发挥非常关键的作用。通常情况下，离刀点相对较近的位置应该首先进行加工，而较远的位置则需要后加工，从而大大减小刀具实际移动距离。从中可以看出，加工位置以及离刀位置的距离确定是非常重要的环节。从铣削和车削角度出发，先近后远原则可以有效改善切削条件，帮助其提升产品刚性。总之，数控加工在设计方案选择上应该坚持就近原则以及先加工内表面原则，不断提升加工效率。

2.4 数控加工其他注意事项

数控加工整个过程中，相关工作人员还应该严格遵循相关的刀具最少调用原则、程序最少以及附件最少调用原则等，在严格执行上述原则的基础上，能够大大提升生产效率。然而，在整个生产期间仍然会存在诸多特殊情况，当出现特殊情况的时候往往不合适应用这些原则，必须要求实际加工人员从实际出发，对问题进行合理化处理。比如：组装零件过程中，因零件丢失，从而造成其难以一次完成所有零件加工，这种情况下，就应该在之后操作步骤中进行不断改善。此外，设计方案还应该坚持适得其反原则，要求机床工作人员结合实际情况制定出科学化的处理方案，坚决不能够墨守成规。

3 数控加工工艺设计策略研究

3.1 走刀路径最优化方法

为了大大提升数控加工效率与零件质量水平，相关工作人员在开展加工工艺设计期间，必须要科学选择最优化走到路径，确保路径最短化。此外，在重视工艺设计效率的过程中，还必须要注重加工质量与加工精度。所以，在实际工作中，数控加工工作人员应对刀具进行科学选择，确保不留划痕，而且应设计好刀具切入方向与切入位置，选择最优走刀路径，最大限度地减少刀具利用次数。

3.2 明确切削量

切削方案设计工作的好坏与零件质量水平高低息息相关。所以，在切削工作开展之前，必须要合理选择完善化切削方案，进一步计算切削用量。借助走刀路径以及下刀位置最短化原则，能够快速确定切削量。当粗加工以及半精加工期间，实施切削量明确的时候，相关工作人员必须要严格遵循科学化的数控加工规则，保证加工质量。

3.3 进给路线设计方法

数控机床加工过程中，进给路线将会对零部件质量产生非常重要的影响，同时也会决定工作效率。所以，在目前进给路线前提下，数控加工人员必须要最大限度地选择能够提升进给路线的方法。通常情况下，应制定出专业化进给路线图，然后结合零件加工要求，对刀具情况进行选择，一般要求刀具质量水平要高、外观没有划痕。此外，数控加工人员需要借助先进的现代化手段对最短走刀线路进行合理化设计，并运用数控编程方法顺利开展数控加工工作。

3.4 加工工序的科学设定

数控加工中，任何一道工序都必须要具备严格化要求，比如：零件表面处理以及切削加工等。所以，对加工工序实施科学安排是非常必要的。通常情况下，数控加工工艺工作人员必须要设定好完整化的工艺或者是编程实施数控机床控制，最终以最小成本获得较大化利益。这种情况下，就需要工作人员在执行工艺的过程中，不断提升个人操作水平以及专业基础知识掌握水平，熟练应用数控加工技术，有效处理多种加工问题，充分发挥数控工艺作用，使企业获得更高的经济与社会效益。

3.5 Master CAM技术方法应用

随着CAD技术的迅猛发展，人们可以利用CAD技术，将相关的工艺方法及其参数输入编程系统，进而由编程系统生成数控加工信息，对零件进行设计和加工。这样不仅可以使得企业产品设计得以优化，还能缩短产品的生产周期，得到良好的经济效益。Maseter CAM就是借助CAD技术研发的一款实用性非常强的CAD/CAM软件，它能自动生成数控加工程序，并且适用于不同种类的数控机床。它能进行刀具路径模拟，提供人机交互，实现产品设计和加工生产一体化。但它也有缺点，它所设计的程序，有部分独特的格式，难与很多数控系统兼容，所以，在使用Master CAM时，一般要对它生成的程序进行修改。

4 結语

总而言之，数控加工合理化工艺设计工作在整个编程中的地位是不可替代的，将会对产品生产效率产生非常大的影响，所以，该项技术对于数控加工设计员要求相对较高。具体来说，数控加工设计人员应该对不同类型零件实施全面化分析，并对加工工序进行科学划分，坚持一次定位原则、先粗后精原则、先近后远原则以及最短走刀路线原则等，实现数控加工设计的科学化，充分满足生产需求。从某种程度上讲，对数控加工工艺设计原则以及方法进行详细研究，对机械行业健康发展具有较强的现实意义。

参考文献

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作者：刘健民

数控加工工艺设计论文篇2：

数控加工工艺设计分析

关键词：数控加工;工艺设计;编程

1数控机床的特点

数控机床的特点现代数控机床集高效率、高精度、高柔性于一身，具有許多普通机床无法实现的特殊功能，它具有如下特点：

通用性强。在数控机床上加工工件时，一般不需要复杂的工艺装备，生产准备简单。

加工精度高、质量稳定。数控机床上综合应用了保证加工精度、提高质量稳定性的各种技术措施。因此控制精度高;机床零部件及整体结构的刚度高，抗振性能好;自动化加工，很少需要人工干预，消除了操作者的人为误差和技术水平高低的影响;在自动换刀数控机床上可以实现一次装夹、多面和多工序加工，可以减小安装误差等。

生产效率高。数控机床结构刚性良好，可进行强力切削，有效地节省机动时间，还具有自动变速、自动换刀、自动交换工件和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间缩短，而且无需工序间的检测和测量。

自动化程度高。除装卸零件、安装穿孔带或操作键盘、观察机床运行之外，其他的机床动作直至加工完毕，都是自动连续完成。

经济效益好。数控机床的加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。

2数控数控加工工艺设计

2.1划分数控加工工序在数控机床设备条件允许的情况下尽可能选择集中工序加工，这样不仅可以有效降低工件的装夹次数，提高加工效率。但是考虑到工序过于集中会增加设备的负担，同时加工工序过长，加工出错率也会增加，因此需要根据实际情况酌情确定加工工序的集中与分散程度。同时将粗、精工件加工分开，对较易产生变形的工件粗加工后进行修正以及残余应力的消除，以保证精加工质量。

2.2合理安排工序的先后顺序

①先安排加工精度低的工件，在安排加工精度高的工件;

②考虑加工中工件会发生形变，应该将加工后形变大的工件安排在后面的工序;

③要求各工序加工之间能够互不干涉，即要求上道工序不能够影响下道工序的加工以及夹具的安装定位;

④尽可能较少加工工序的数量、夹具的装夹次数以及刀具的更换，尽可能采用一次工序、一次工装、一把刀具完成最多的加工流程，从而有效提升数控机床的加工效率，降低无用加工工序;

⑤对于有特殊要求的工件要进行单独工序安排，如经过渗氮处理、热处理的工件;

⑥加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的重要性来考虑，重点在于工件的刚性不被破坏，以保证整体零件的加工精度。

3数控加工的工序设计

3.1确定走刀路线和安排工步顺序数控机床的走刀路线是工件加工过程中，刀具按照预定的编程程序运动的空间轨迹。走刀路线不仅反映了工步的内容，也反映出工步顺序，因此走刀路线对于数控加工工艺设计来说具有重要的意义。为了保证设计的走刀路线与实际走刀路线的契合度，在确定走刀路线时应该作出工序简图，将走刀的进刀及退刀方向、距离进行清晰的标注。在确定刀具的走刀路线时应该考虑以下几点：

①在保证工件能够加工完成的基础上，尽可能选择最短的走刀路线，以降低刀具的走刀时间，从而在最短时间内加工出最多的工件;

②在选择走刀路线时，尽可能选择对于工件形变影响较小的路线，从而有效降低加工中工件的形变程度;

③在刀具起刀、抬刀时应该避免在工件轮廓表面上直接进行，应该避开工件的轮廓面，从而有效降低刀具对工件表面造成的划伤;

3.2夹具的确定在进行工件夹具确定时应该坚持以下原则：

①力求夹具设计、工艺与编程计算的基准统一，提高工艺方案的执行效率;

②尽可能做到一次装夹进行相关工序的加工，尽可能保证最少的装夹完成工件轮廓表面的加工。尽可能将相同工装的尽量减少装夹次数，尽可能一次装夹加工出全部待加工表面，对于相同工装的夹具应该安排在一起进行;

③保证夹具的坐标方向与机床坐标方向相对固定，能协调零件与机床坐标系的尺寸，避免加工过程中因夹具坐标方向与机床坐标方向变化而造成的尺寸误差;

④夹具要开敞，不能够与刀具的运动轨迹相干涉;

⑤当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具，尽量避免采用专用夹具;

⑥当工件需要进行中批或大批生产需要时，才考虑采用专用夹具，为了降低夹具成本，应该尽可能采用结构简单的夹具。

⑦当工件批量较大，有条件时，应采用气动、液压夹具及多工位等高效夹具，以提升机床的加工效率。

3.3刀具的选择

①刀具的类型应与加工的表面相适应，数控机床、刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头）要配套;

②刀具的几何参数应力求合理，要有较高而且较为一致的刀具耐用度，以及足够的刚性。刀具规格、专用刀具代号和该刀具所要加工的内容应列表记录下来，供编程时使用.

3.4确定对刀点与换刀点对刀点就是刀具相对工件运动的起点，常常把对刀点称为程序原点，其选择原则如下：

①找正容易;②编程方便③对刀误差小;④加工时检查方便、可靠。为防止换刀时碰伤零件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的外面，并要有一定的安全量。

3.5确定切削用量切削用量的合理选择对提高生产效率和加工质量有直接影响，应根据数控机床使用说明书和切削用量选择原则，结合实际加工经验来确定。最好能作出切削用量表，以方便编程。

4数控加工工艺编程的内容和步骤

4.1设计出正确的加工方案工艺编程人员要认真分析待加工工件图纸，综合考虑待加工工件的轮廓尺寸、精度要求、材料性质、原材料的热处理要求等工艺要求，从而确定出最佳的工艺加工方案。同时在加工方案确定过程中，要结合数控机床的加工精度、尺寸范围、刀具硬度、夹具工装等要求，以保障加工方案能够实现。

4.2工艺处理在进行工艺处理时，要准确找出刀具的对刀点、起刀点，并且根据工件的加工路线和待加工工件的进刀量，以保障数控机床能够快速高效完成加工任务。在综合考虑现有工艺技术要求的基础上，进行工艺编程。

4.3数学处理主要任务是根据图纸数据求出编程所需的数据，一般多采用专门的编程软件进行数据编程，或者是将二维或者三维数据通过软件转化为加工程序。

4.4编写程序清单数控机床编程人员要结合数控机床的编程形式，不同的数控机床其编程指令编写以及程序格式不相同，如德国西门子系统的数控机床与日本三菱机床其编程方式就不相同。编程人员根据被加工工件的加工要求进行编程语言的编写，并且在程序语言编写完成后认真检查程序指令、格式是否存在错误，及时检查出错误并进行修改，避免因为编程问题对于数控机床加工造成的不利影响。

5结语

数控机床自动化程度高，但其适应能力较差，在数控编程完成并且输入较难进行调整，因此其没有通用机床的灵活度与自由度高。因此为了保证数控机床的正常工作，就需要从工件加工的每一个环节入手，真正将工艺方案做精做细，从而使得数控机床能够按照预定的程序工作，进而提升工件的加工质量与效率。

参考文献：

[1]孙福勋，孙守田.CAM数控加工艺浅析[J].山东煤炭科技，2009（01）：20-21.

[2]高峰.数控加工工艺设计的原则分析[J].电讯工程，2008（01）：23-25.

作者：王全智魏润芬

数控加工工艺设计论文篇3：

注塑机滑槽板的数控加工工艺设计

摘要：根据注塑机滑槽板的零件图样，分析滑槽板的特征结构，确定滑槽板的加工内容以及加工要求，制定滑槽板的加工工艺路线，设计滑槽板加工时的装夹方案，选用合适的加工刀具及切削参数，完成滑槽板的加工工艺设计。

关键词：滑槽板工艺刀具装夹

该滑槽板是注塑机中的一个零件，此零件的特点是结构相对复杂，零件整体外形为一块状，零件的加工精度要求较高。零件上有滑槽、通孔、螺纹孔、斜角等特征，其中滑槽形状为一个扇形，槽宽、槽深以及粗糙度要求都比较高，在编程与加工过程中要特别注意滑槽的尺寸和粗糙度的控制。

1 图样分析

滑槽板零件图样如图1所示，该滑槽板结构相对复杂，主要有外形轮廓、滑槽、孔、螺纹孔、斜角等特征。

零件材料为AISI 4140，此材料为美国牌号，查阅机械设计手册中的中外材料对照表，可知AISI4140对应国内牌号为42CrMo。材料硬度为HRC28-32，属于中等硬度，可以采用切削加工。滑槽板主要加工内容见表1。

此滑槽板的主要加工难点为滑槽的深度、宽度和粗糙度，Φ32H7孔和Φ16F7孔的直径尺寸和粗糙度。

2 制定工艺路线

此滑槽板正面有加工特征，反面也有加工特征，需要分2次装夹才能加工完成。准备毛坯时厚度方向加大5mm左右的夹持量，正面一次加工完成，保证位置度，然后反身装夹，把夹持部分铣掉，保证总厚，并加工2个螺纹孔。

（1）备料：零件外形尺寸为120×115×40，材料为国内牌号42CrMo块料，考虑零件装夹，采用125×120×45块料作为毛坯。

（2）铣上表面：平口钳装夹零件，夹持厚度为4mm，铣上表面，见光为准，为避免表面铣削完成后，留有明显的走刀痕迹，采用直径120mm的面铣刀，表面一次加工完成。

（3）粗铣外形：粗铣零件外形，留0.3mm精加工余量，零件外轮廓加工时，最大余量为12mm，为保证一次加工能去除所有余量，采用直径20mm的方肩铣刀进行粗加工。

（4）精铣外形：采用直径16mm的整体硬质合金立铣刀精铣零件外形至图纸尺寸。

（5）外形清根：零件外形上有2处内凹的R5圆角，采用直径16mm的刀具精加工时无法加工到位，需要采用直径8mm铣刀再次加工R5圆角。

（6）打孔：打2个Φ21孔，在Φ32H7孔位置也打一个Φ21孔，在Φ16F7孔位置打一个Φ15.6孔，由于采用了较好的刀具系统，同时后续还要进行镗孔工序，所以不需要打中心孔。

（7）粗铣滑槽：粗铣滑槽深度和宽度各留0.3mm精加工余量。

（8）扩孔：将Φ32H7孔位置的Φ21孔扩大到Φ31.5，精镗孔时要求镗削余量小于0.5mm。

（9）精铣倒角：该滑槽板上的倒角尺寸为6×45°，倒角比较大，无法采用倒角刀直接加工，此处采用球头铣刀加工斜面的方式进行加工。

（10）精铣滑槽：精铣滑槽至图纸要求。

（11）精镗Φ32H7孔：通过调节精镗刀，精镗孔至图纸要求。

（12）精镗Φ16F7孔：通过调节精镗刀，精镗孔至图纸要求。

（13）铣反面：零件反身装夹，铣反面，保证零件总高，由于零件外形不规则，为便于找正坐标系，反面加工时将坐标原点设置在孔中心，而不是零件外形对称中心。

（14）打螺纹底孔：打Φ6.8螺纹底孔，深度为20mm。

（15）攻螺纹：攻2個M8×1.25螺纹孔，深度为17mm。

3 装夹方案

零件分2次装夹，加工正面时，以毛坯作为基准，选用平口钳装夹，零件左侧面与平口钳左侧对齐，实现定位，零件高度方向伸出量为41mm，装夹示意图如图2所示。加工零件反面时，采用已经加工完毕的外形作为基准，为保证底面螺纹孔的位置度，在平口钳侧面添加一个定位块，装夹时工件靠紧定位块，实现定位，装夹示意图如图3所示。

4 刀具和切削用量选用

选用SANDVIK刀具系统，查阅SANDVIK刀具手册，选用刀具和切削用量如表2所示。

5 结论

（1）在立式加工中心加工零件时，如果要加工直径要求比较高，而且位置度要求也比较高的内孔，可以选用镗孔工艺，用可调式精镗刀精加工内孔。镗刀加工内孔时，如果内孔为盲孔或者台阶孔，为了防止损坏镗刀，在镗孔时Z向留0.05mm左右的余量。

（2）在立式加工中心上加工表面时，选用的面铣刀直径要大于被加工表面的宽度，保证一刀就可以加工完成，如面铣刀直径小于被加工面的宽度，就必须走多刀，那表面会留有明显的接刀痕迹。

（3）粗加工时为提高效率，节约刀具成本，采用可转位式铣刀;精加工时为提高表面质量和尺寸精度，选用整体式铣刀。

参考文献

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