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摘要：本文精簡地介紹了數(shù)控加工工藝設(shè)計的特點，詳細(xì)總結(jié)數(shù)控加工的工藝設(shè)計原則和方法，并以基于Mastcrcammn9.0的編程方法為案例進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；工藝設(shè)計；機械制造業(yè)

引言

數(shù)控加工是指依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過計算機施加操作來加工數(shù)控機床零件的高科技工藝。數(shù)控加工的工藝設(shè)計是零件加工的重要準(zhǔn)備工作。不同的工藝設(shè)計方案會產(chǎn)生相應(yīng)不同的計算機編程，而計算機編程則決定著零件加工的諸多參數(shù)，對加工零件產(chǎn)品的質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。所以，對數(shù)控加工工藝設(shè)計的原則和方法進(jìn)行基礎(chǔ)研究，具有一定的必要性和重要性。

1數(shù)控加工工藝設(shè)計的原則

1.1工序集中、一次成型原則

零件加工過程中，不可避免地存在一定誤差。裝夾次數(shù)越多，誤差幾率越大。因此，在數(shù)控機床進(jìn)行零件加工的過程中，遵循工序集中、盡可能一次成型的設(shè)計原則。先加工零件工序集中的地方，再以最少的裝夾次數(shù)，盡量完成其余的加工工序。在加工誤差率較大的同軸孔系零件時，尤其要遵循這一原則。避免多次裝夾，可有效提高加工效率和產(chǎn)品達(dá)標(biāo)率。在加工一些形狀規(guī)則、弧線較少的零件時，遵循這一原則，幾乎可以一次定型，減少后期精加工的成本。

1.2先粗后精的基本原則

先粗后精是進(jìn)行零件加工的又一基本原則，即先通過粗加工確定零件的大體輪廓和規(guī)模，然后再進(jìn)行精加工以完善零件的細(xì)節(jié)部位。這一方式不僅容易保證零件成品的尺寸規(guī)格，還能有效減少操作過程的誤差。粗加工階段，首先以最少的切削次數(shù)確定零件大致輪廓，從而為精加工保留優(yōu)勢成本。精加工的目標(biāo)是完成零件最終形狀，要對零件表面進(jìn)行細(xì)致的打磨。為將零件成品的誤差率保證在允許范圍內(nèi)，要注意適時更換刀具，調(diào)整走刀路線。在切削弧形零件時，在零件圓弧和直線的交匯處容易發(fā)生“欠切”現(xiàn)象，有時也會出現(xiàn)“過切”現(xiàn)象。加工時遵循先粗后精的原則，可以有效降低“欠切”或“過切”的概率，減少零件損傷。

1.3先近后遠(yuǎn)的基本原則

先近后遠(yuǎn)原則是指先加工刀具周圍，次加工較遠(yuǎn)位置。這樣可以減少刀具移動的距離，使走刀路線最短，有利于保障加工的精確度。這一原則可以有效提高數(shù)控機床的加工效率和成品質(zhì)量。例如，在切削封閉型零件的內(nèi)輪廓表面時，尤其需要注意走刀的切入點和切出點的最佳選擇是內(nèi)輪廓曲線的交點處，并注意刀具的切入方向和切出方向，從而保證刀具的運動軌跡遵從由近及遠(yuǎn)的原則。

1.4最短走刀路線原則

走刀路線指的是從起刀點至零件最終完成所經(jīng)過的路線。走刀路線數(shù)量的多少，對數(shù)控機床的加工效率有著直接影響。雖然所加工零件不同，對應(yīng)的走刀路線也會不同，但通常都會選擇最短的走刀路線。因為最短路線不僅有利于提高工作人員的操作效率，也有利于減少走刀時導(dǎo)致的誤差。在加工剛性較小的零件時，還要注意選擇使工件加工變形程度小的走刀路線，以保證在工件不變形的情況下盡量選擇最短走刀路線。

1.5最少刀具調(diào)試原則

使用刀具的次數(shù)多少，除了關(guān)系數(shù)控機床的加工效率，還關(guān)系加工成品的質(zhì)量。工作人員每次更換刀具都需要花費額外的安裝和調(diào)試時間，且隨著刀具使用次數(shù)的增多，不僅刀具本身的損傷程度增加，減少刀具使用壽命，增加刀具置換資金，也增加了劃傷零件的概率，有損于產(chǎn)品質(zhì)量。軸類零件的表面多由圓柱、圓弧、槽等組成，對表面弧度的要求很高。所以，加工時應(yīng)盡量減少刀具的更換與調(diào)試。

2數(shù)控加工工藝設(shè)計的方法

2.1選擇合理的走刀路線

刀具使用是數(shù)控加工工藝設(shè)計進(jìn)行實施的重要方面。首先，遵循最短走刀路線原則，要在可能的操作方案中選擇走刀路線最短的路線。其次，根據(jù)最少刀具調(diào)試原則，盡可能減少刀具的更換。同樣重要的是，注意選取表面平滑的刀具，以減輕對零件的磨損。最后，要注意下刀的位置和切入方向，盡量減少下刀的次數(shù)，并保持切入方向一致。

2.2完善加工工序的安排

對于加工工序的安排，應(yīng)該貫徹工序集中、一次成型原則。進(jìn)行加工時，應(yīng)從工序最為集中的部位著手，盡可能使零件一次成型，減少裝夾次數(shù)。需要說明的是，為確保這一原則的有效實施，不僅需要一套詳盡完善的管理制度，還需要一批專業(yè)扎實、技巧嫻熟的工藝設(shè)計人員及程序員。

2.3明確加工方法，確定切削用量

數(shù)控加工的工藝設(shè)計是進(jìn)行加工的準(zhǔn)備工作，數(shù)控機床將嚴(yán)格按照工藝設(shè)計及對應(yīng)的程序切削零件。因此，設(shè)計數(shù)控加工工藝時，必須制定一套明確的切削方案，且切削方案應(yīng)該明確數(shù)控加工的下刀位置、切入方向、切削量以及最短走刀路線等。無論是粗加工還是精加工過程，都要嚴(yán)格遵循確定好的切削方案，注意保持下刀位置和切入方向的一致，采選最短行刀路線，從而最大程度地減少零件磨損。

3基于Mastercam9.0數(shù)控加工實例的分析

3.1基于Mastercam9.0數(shù)控加工自動編程的流程概述

基于Mastercam9.0進(jìn)行的數(shù)控機床加工零件的自動編程依靠電子計算機進(jìn)行操作。首先，要依照零件的模型，設(shè)置編程的坐標(biāo)原點和毛坯零件的準(zhǔn)確規(guī)格。其次，根據(jù)加工要求，完善加工參數(shù)、加工方式、刀具類型及走刀路線等精確設(shè)置。再次，還可以根據(jù)設(shè)計好的加工路線進(jìn)行動態(tài)模擬演示，并根據(jù)演示效果調(diào)整相關(guān)參數(shù)。最后，進(jìn)行一些后置處理，便可產(chǎn)生NC加工程序。

3.2基于Mastercam9.0數(shù)控加工的刀具設(shè)定與管理

在Mastercam9.0的刀具庫中提供了20種道具類型，可以便捷地進(jìn)行刀具的設(shè)定與管理。利用Mastercam9.0創(chuàng)建零件數(shù)控加工所需要的刀具，首先選擇囊括了各種道具類型的活頁夾，選擇一種加工方案要求的刀具。其次，選擇刀具參數(shù)活頁夾，輸入切刃長、刀柄直徑、刀具直徑、刀刃長、夾頭長、夾具直徑等刀具參數(shù)。再次，選擇加工參數(shù)活頁夾，對刀具材料、進(jìn)給速率、主軸旋轉(zhuǎn)方向、切削進(jìn)給量等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。最后，在設(shè)定完三個基本的活頁夾后，只需點擊確定鍵，便可以看見一把新刀具。于是，在稍后出現(xiàn)的對話框中，就可以進(jìn)行刀具的修改完善和編輯管理了。

3.3基于Mastercam9.0葉片型面的編程方案

近年來，越來越多的葉片制造企業(yè)利用數(shù)控機床加工汽道型面。便捷、實用又精確的Mastercam9.0設(shè)計軟件，十分適合于加工復(fù)雜的曲面。因而，有必要以此為例介紹葉片面型的編程方案。用Mastercam9.0進(jìn)行編程的步驟可大致概括為：選擇曲面模型和加工工藝，確定刀軌的行距與步長，生成、編輯、組織及輸出刀軌。進(jìn)行行切法加工時，主要有兩種加工方案可供選擇。第一種方案是順著葉片的截面方向進(jìn)行加工，比較適合于根據(jù)零件數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，特點是刀軌步長較小，葉型精確度較高。第二種方案是順著葉片輻射線的方向進(jìn)行加工，加工方向近乎直線，特點是刀軌步長較大，加工程序較短，加工效率較高。

4結(jié)語

我國是加工制造業(yè)大國。近年來，隨著人口紅利的消退，勞動密集型加工制造業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向技術(shù)密集型加工制造業(yè)。所以，我國政府應(yīng)該抓住機遇，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和優(yōu)化升級。數(shù)控加工技術(shù)的完善與發(fā)展對加工制造業(yè)的進(jìn)步具有重大影響。本文結(jié)合案例對數(shù)控加工工藝設(shè)計的原則和方法進(jìn)行了詳細(xì)探討，希望能夠為數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展盡綿薄之力。

參考文獻(xiàn)

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[2]胡權(quán)威，喬立紅，樊景松，等.基于MBD的數(shù)控工藝設(shè)計及快速編程方法研究[J].航空制造技術(shù)，2016.

作者：劉暑平 單位：廣東省工商高級技工學(xué)校