技师评审论文：加工中心对一般零件的工艺设计
加工中心对一般零件的工艺设计
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（单位：盐城技师学院 邮编：224002）
2009-4-10
加工中心对一般零件的工艺设计
【摘要】由于加工中心加工的零件都较为复杂，所以合理的工艺设计更能在一定程度上提高加工工艺的质量，本文对加工中心在加工零件时的工艺安排作了讲解。
【关键词】 加工中心 工艺设计 工步安排
引 言
随着国民经济的发展和高新技术普及, 机床作为一种基础加工机械，在数控行业中的应用也越来越广泛，而加工中心更凭借其多能、高效、精确等多方面的优势，在现代生产中扮演着尤为重要的角色，由于其制造工艺与传统工艺及普通 数控加工的差别，他可以将铣削，钻削，攻螺纹和切削螺纹等集中，在一台设备上，使其具有多种工段，又因为工件经一次装夹后，能对两个以上的表面自动完成加工从而使生产效率和自动化程度大大提高，更确保了零件的加工精度。
一、适合加工中心的零件类型
在加工中心加工中，由于零件的工艺设计是一切机械加工的基础，所以零件的工艺设计安排又对零件的加工起绝对性的作用，一般情况下，加工中心适合对以下几类零件进行加工：
1）周期性重复投产的零件
2）高效，高精度工件
3）具有适合批量的工件
4）多工位和工序可集中的工件
5）形状复杂的零件
6）难测量的零件
二、零件工艺设计
其中多数工艺路线较难安排一般包括零件毛坯、加工设备、刀具、夹具、量具和辅具的选择以及整个加工工艺路线的安排等环节其中工艺路线是加工编程的依据。
1、工艺路线的安排
是指确定零件各部位的加工方法 加工顺序 定位基准 装夹方法以及工序集中与分散程度等工作。同时还要按照经济合理的原则，安排其加工顺序，充分发挥机床的功能。
2、加工顺序的确定
指在零件加工顺序时，首先要确定零件是否要进行加工前的预加工。一般情况下，应根据坯件的精度和加工余量的大小而定，若坯件精度较高，定位也较可靠或加工余量充分且叫均匀时，则可不必进行预加工，而直接在加工中心上加工，由于定位基准是半精加工和精加工的基础，因此，定位精度的选择是决定加工顺序的重要因素，又因各加工工序的定位基准具有互为前提的条件，即通过本道工序按粗定位基准而加工出的表面，又可能是下道工序的精定位基准。所以，待各加工工序的定位精度确定之后，即可从精加工工序向前逐级推出整个工序的大致顺序。对不需要预加工的零件，当采用毛坯面作为定位基准，必须视毛坯基准精度的高低，确定其工序划分的顺序。
3、加工阶段的划分
主要依据加工零件精度的高低，同时还需要考虑到生产批量、坯件质量、机床的加工条件等因素。当零件的加工精度要求过高时，应分成粗加工和精加工两个阶段。粗加工一般在普通机床上进行，精加工则在加工中心机床上进行加工，这样不但能保证零件的加工精度，而且能够充分发挥机床的全部功能，提高生产效率。当零件的加工精度要求不太高时，则可在加工中心上完成全部的内容，但也最好划分为粗加工和精加工两道工序完成。在加工过程中，对于刚性较差的零件，可采取相应的工艺措施。如粗加工后，在加工过程后安排暂停指令，由操作者将压板等夹紧装置稍稍放松，以恢复零件的弹性变形，再用较小的力对工件装夹，然后进行精加工。
三、工步的确定方法
在确定加工工步时，主要考虑零件的加工精度和加工效率两个因素。理想的加工工艺不仅应保证零件的加工精度，而且还应尽量提高零件的加工效率。
1、按加工零件的精度
当加工零件上同一表面的尺寸精度要求较高时，则按粗加工→半精加工→精加工的顺序进行；当零件的位置精度要求较高时，则对全部表面分别进行粗加工→半精加工→精加工的顺序。
2、按加工零件的特征
对即有铣削面又有坐标孔的零件，可按先铣后镗的顺序进行加工，这样才有利于提高孔的加工精度。
3、按机床的特征
在加工过程中，应特别注意加工进给机构的反面间隙对加工零件的影响，如对位置精度要求较高的孔隙加工（图a），在安排孔的加工顺序时，应避免将反向方向带入，如图b所视的加工路线安排时，5，6孔与1，2，3，4，孔的定位方向相反，Y向反向间隙比将影响5，6孔与其他孔的位置精度，为了避免这种影响，可采用“追加式补偿法“按1-2-3-4-P-6-5孔顺序进行即可。
图 孔系零件的加工路线
A零件图 b反向间隙的影响 c消除间隙路线
4、按加工工位的特征
对相同工位的零件,可采用工序集中加工的方法,既尽量按就近位置集中加工,以缩短刀具移动距离,减少空运行时间,提高生产率.
5、按刀具使用的特征
部分加工中心工作台回转时间比换刀时间短,在不影响加工精度的前提下,为了减少换刀次数和空移时间,可采用刀具集中加工的方法,即用同一把刀把零件上相同的部位都加工完毕,再换刀加工其他部位,但对一些高精度的零件,则不能采用这种方法划分其工步,如对同轴都要求很高的孔系零件,为了保证其加工精度,应该在零件在一次性装夹、定位后,通过一切顺序连续换刀,并按顺序连续加工完该空系的全部孔后,在加工其他位置的孔.
6、按装夹,定位的次数
采用加工中心加工零件时,应尽量减少零件装甲,定位的次数,一般通过一次性装夹,定位后,尽可能完成所有能够加工的表面,以减少定位误差对零件加工精度的影响,同时也缩短加工的辅助时间.
四、工序集中带来的问题
在加工中心对形状较为复杂尺寸要求较高的零件进行加工 因这些零件加工工序集中,该加工方式固然有其独特的特点.但也带来一些问题。
粗加工后直接进入精加工阶段,工件的温升来不及回复,冷却后尺寸有些变化.
工件由毛坯直接加工成成品,一次装夹中金属切削量大，几何形状变化大,没有释放应力的过程,加工完了一段时间肉应力释放,使工件变形.
切削不断削,切削的堆积,缠绕等会影响加工的顺利进行,及零件表面质量甚至使刀具损坏,工件报废.
装夹零件的夹具必须满足既能满足粗加大力的切削力,又能在精加工中准确定位,而且零件加紧变形小.
由于ATC的应用,使工件尺寸、大小、高度都受到一定的限制,钻孔深度、刀具长度、刀具直径、重量等也要予以考虑.
结束语
由于加工中心在现代社会的普及，其所要加工工件的精度要求越来越高，形状也是越来越复杂，所以加工工艺的选择也起到了很重要的作用。
参考文献
《数控机床结构与编程》 徐国权 盐城技师学院
技师评审论文：加工中心对一般零件的工艺设计
