数控加工工艺论文

以下是小编精心整理的《数控加工工艺论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。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。

第一篇：数控加工工艺论文

典型零件数控加工工艺分析

摘要：以典型零件数控加工为例，介绍了其具体的加工工艺，包括零件加工图纸的分析、零件加工路线和工序的确定、刀具和切削量的确定、夹具和量具的确定、编程原点的确定等，为类似零件的数控加工提供参考。

关键词：数控机床;加工图纸;刀具;切削量

0 引言

對现代机械制造行业来说，数控机床的应用具有重要意义，通过应用数控机床，可提高零件加工精度，减少人力成本，提高机械制造企业的经济效益。本文以典型零件数控加工为例进行分析，其加工质量受各方面影响，如数控机床的精度、人员操作熟练度、加工工序、加工工艺等。

1 零件加工图纸分析

一般而言，某种零件的加工并不是在数控机床上完成其整个加工工序，因此对于相关工作人员来说，在数控加工前，首先应该对零件图纸(图1)进行详细分析，确定哪些工序需要在数控机床上完成，初步制定加工计划和最合适的加工方案。具体来讲，可以从数控机床加工的可行性和便利性两个方面进行分析，结合零件加工需求，在满足零件加工需求的前提下，根据零件加工图纸拟定数控机床的加工工艺。

2 工艺路线和工序的确定

零件加工工艺路线和工序的确定，对于保证零件精度来说具有重要作用，同时合理的工艺路线和工序能够缩短加工时间和步骤，节约人力和时间成本，因此相关人员必须对此予以重视。在工艺路线和工序的确定过程中，主要考虑以下因素：

第一，先进行零件的粗加工，并且粗加工不需要使用精密机床，一般采用普通机床即可。第二，为了节约时间，同时减少对切削刀具等的磨损，尽量避免频繁更换刀具。第三，加工工序一般应先进行粗加工，再进行精加工。第四，注意进刀和退刀的方式，尽量避免直进直出，以避免损坏刀具，确保加工进度。

3 刀具和切削量的确定

相对于传统机床来说，数控机床的零件加工精度更容易受到刀具和切削量的影响，这对数控机床的操作人员提出了更高的要求，应该根据所加工零件的尺寸、形状和材质等，选择合适的刀具，确定合理的切削量。

具体来说，可根据以下几方面内容，选择最合适的切削刀具：第一，根据刀具的材料进行选择，通常选择硬质合金材料制作的刀具。第二，如果其他条件都相同，一般来说，首选刀具长度较短的。第三，为了避免频繁更换刀具，对于刀具的性能也有一定要求，主要应考虑刀具的耐磨性是否良好，避免在长时间使用中，刀具被磨损而造成零件精度降低。第四，由于刀具一般是由人为更换和安装的，因此还应该考虑操作人员的熟练程度，确保刀具平衡。

对于切削量来说，除了受刀具硬度影响，还受到加工工艺的影响，粗加工时，切削量一般较大;精加工时，则应避免切削深度太深，同时采用相对于粗加工更低的进速。

4 夹具和量具的确定

第一，夹具的确定。通常来说，夹具往往根据所加工零件的数量确定，若所加工零件的数量较少，一般选择通用或组合夹具;若所加工零件的数量较大甚至需要成批生产，则主要考虑夹具装卸的便利性、装卸夹具的快慢等，同时还要考虑所选择的夹具能否准确定位，避免定位不准造成零件精度的降低。

第二，量具的确定。对于量具的确定来说，没有许多特殊要求，通用量具即可，需要强调的是，相关人员在确定量具时，必须确保所选择的量具精度满足机械加工要求。

5 编程原点的确定

不同于传统的机加工机床，数控机床的特点是需要编程，因此编程原点的确定也决定着典型零件的数控加工精度。为了便于数控机床的编程，通常在编程前，应该分析零件图样，在零件图样上标注坐标尺寸时，应该尽量避免采用不同的基准线，也可以直接在零件图纸中标注坐标尺寸。

编程原点对于确保数控机床的精度具有重要意义，编程原点既是起点，又是终点，必须准确确定编程原点的位置，否则将直接影响零件的机加工精度。具体来说，可以从以下方面确定编程原点：第一，编程原点的位置应该较明显，同时应该便于操作人员测量。第二，相关人员需要计算零件数据，因此编程原点所确定的数值应该便于计算。第三，尺寸基准包括两个方面，即设计和工艺基准。在不影响加工工艺和精度的前提下，尽量使编程原点和这两个基准相互重合。第四，尽可能减小误差。

6 典型零件的数控加工

本文以某形状较为规整的零件毛坯加工为例，如图2所示，说明加工工艺的确定步骤。首先，该毛坯形状较为规整，初步判断可以进行数控机床的机加工。已知该毛坯材质是45#钢，因此在确定机加工刀具时，选择硬质合金较合适。

该零件毛坯的具体加工工艺如下：

(1)外部形状的加工。应注重外部形状加工的精确性，并注意确定后续精加工的进刀量。(2)内部形状的加工。根据加工图纸，该毛坯加工的零件内部形状较为复杂，因此应该避免在内部形状加工过程中，刀具和进刀量等对机加工产生影响，导致加工精度降低。一般来说应该避免选择大尺寸的刀具。(3)零件有圆形或椭圆的加工要求时，应注意确定合适的刀补参数，提高加工效率，降低报废率。(4)有孔加工时，应注意在加工完孔后，还需要铰孔，注意选择合适的铰刀尺寸。(5)检查零件的加工图纸，查看是否需要进行圆角等加工。

7 结语

机加工对于机械制造行业来说是必不可少的工艺流程，其应用广泛，机加工时，相关操作人员首先应该详细分析零件加工图纸，制定合理的加工路线和加工工艺。在具体的加工过程中，操作人员应根据零件尺寸、形状、材料等选择合适的刀具和切削量等，对数控加工来说，还要确定合理的编程原点，以不断提升加工精度，降低报废率，节约加工成本。

[参考文献]

[1] 谢飞县.机械加工工艺对零件加工精度的影响分析[J].南方农机，2019，5(4)：40-41.

[2] 高睿杰，高崇，顾涛.整体叶轮的数控加工工艺研究与实施[J].机械工程师，2018(1)：69-71.

[3] 王琛.数控车工典型零件的工艺分析[J].时代农机，2019(3)：52-53.

[4] 李文华.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].内燃机与配件，2019(11)：68-69.

收稿日期：2020-02-05

作者简介：康琦文(1985—)，男，湖南邵阳人，一级实习指导老师，研究方向：数控加工。

作者：康琦文

第二篇：数控加工工艺设计分析

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。

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

第三篇：整体叶轮数控加工的工艺分析

摘要：本文介绍了整体叶轮加工部分的结构特征，分析了叶轮加工的工艺难点和技术要求。通过加工，提高了分析问题和解决问题的能力，为与企业的进一步合作奠定了坚实的基础。具有一定的现实意义和实用价值。

关键词：整体叶轮；叶片；加工工艺

一、叶轮概述

叶轮是动力机械的关键部件，广泛应用于船舶机械、石油化工、能源动力以及航空航天等领域，其加工技术是现代制造业中的一个重点课题。传统叶轮采用分段式加工，即轮毂和叶片采用不同的毛坯，分别加工成形后，将叶片焊接在轮毂上。这种工艺既费时费力，又难以保证叶轮的机械性能。在采用整体式加工方法时，由于叶片是由非可展直纹面和自由曲面构成的，形面复杂。为了提高整体叶轮的加工质量和工效，满足产品生产工艺要求，广泛应用五轴数控机床及CAD／CAM技术。利用多轴数控机床进行叶轮加工，既可以保证刀具的球头部分准确切削工件，又可以利用其转动轴，使刀具的刀体或刀杆避让开工件其他部分，避免发生干涉或过切。

整体叶轮具有结构复杂、数量种类繁多、对发动机性能影响大、设计研制周期长、制造工作量大等特点。加工整体叶轮时刀具轨迹规划的约束条件比较多，相邻叶片空间较小，加工时极易产生碰撞干涉，自动生成无干涉刀位轨迹较困难。叶轮的五坐标加工设计，国外一般采用整体叶轮的五坐标加工专用软件，例如美国NREC公司的MAX-5、MAX-AB叶轮加工专用软件，瑞士Starrag数控机床整体叶轮加工模块，OPEN MIND 公司Hypermill的叶片（含叶盘）、叶轮（含闭式叶轮）等航空航天专用模组，英国DELCAM公司的PowerMILL软件等。目前，我国大多数生产叶轮的厂家采用国外大型CAD／CAM软件，如UG NX、CATIA、MasterCAM等。我们采用的是UGS NX7.5软件进行工艺参数设计和自动编程。

二、叶轮的结构

叶轮主要由轮毂和叶片构成，叶片包括压力面、吸力面和包覆面，包覆面与压力面和吸力面间变圆角过渡，如下图所示。

叶轮结构图

相邻叶片之间的轮毂称为流道，由根部曲线绕旋转轴旋转而成；叶轮盖由顶部曲线绕旋转轴旋转而成。在整体叶轮的建模过程中，将叶片的建模放在流道和包覆面建模之后，并采用旋转阵列的方式设计叶片，从而实现编程的对称性。

在加工叶轮过程中，不仅要保证叶片形状，还要保证叶片的加工质量。叶片型面加工可分为“线加工（侧刃铣）”和“点加工（刀头铣）”。“线加工”铣刀的侧刃与叶片接触，加工效率高，但由于叶片较薄，加工时回弹影响大，易变形，适于近似加工，精度低。“点加工”使用铣刀底刃切削，加工时产生的变形小，加工精度高，但对于弯曲程度大的叶片，因叶片空间狭窄，加工过程中极易产生碰撞干涉。因此，在叶轮的整体加工中采用“点加工“与“线加工”相结合的方法。

三、叶轮加工工艺分析

1.叶轮加工的技术难点

本例中，需要对整体叶轮的流道、叶片和圆角等主要曲面进行加工。加工流道需要去除大量余料。为了使叶轮满足气动性的要求，叶片常采用大扭角、根部变圆角的结构，这给叶轮的加工提出了更高的要求。根据本例具体情况，加工难点如下：

（1）流道过窄，叶片又薄又长，属于薄壁类零件，刚度低，加工过程中极易变形，要合理选择刀具和切削用量。

（2）流道最窄处的叶片深度超过刀具直径8倍以上，相邻叶片空间狭窄，在清角加工时刀具直径小，易折断，控制切削深度是关键。

（3）叶片为自由曲面，扭曲严重，并有明显的后仰趋势，加工时极易产生干涉，加工难度大。为了避免干涉，有的曲面要分段加工，因此很难保证加工表面的一致性。

（4）前缘圆角曲率半径变化大，加工过程中，机床角度变化大，由于槽道窄，叶片高，变圆角的加工是个难点。

2.叶轮加工工艺

整体叶轮加工技术要求包括尺寸、形状、位置、表面粗糙度等几何方面的要求，也包括机械、物理、化学性能的要求。为了提高整体叶轮的强度，毛坯一般采用锻压件。叶轮叶片必须具有良好的表面质量。精度一般集中在叶片表面、流道表面和叶根表面，表面粗糙度值应小于Ra3.2μm，截面间的型面平滑过度，叶片的表面纹理要求一致，从而限制了走刀方向，也就限制了刀具轨迹。

整体叶轮在工作中为了降低噪声，防止振动，要求具有很高的动平衡性能，所以在加工过程中要综合考虑叶轮的对称问题。在进行CAD／CAM编程时，利用叶片，流道等关于旋转轴的对称性，采用对某一表面的加工来完成对相同加工内容不同位置的操作，如本例对流道和叶片采用了旋转阵列加工的操作。此外，要尽可能减小由于装夹或换刀造成的误差。

该叶轮采用五轴加工，优点是仅需一次装夹定位即能完成该零件的全部加工，采用不同规格硬质合金的球头刀或锥度球头刀，本例中采用R6、R3球头刀和R2全锥3°的锥度球铣刀。其加工工艺流程如下表所示。

（作者单位：渤海船舶职业学院）

作者：王睿