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摘要：本文精簡地介紹了數控加工工藝設計的特點，詳細總結數控加工的工藝設計原則和方法，并以基于Mastcrcammn9.0的編程方法為案例進行研究分析。

關鍵詞：數控加工；工藝設計；機械制造業

引言

數控加工是指依托互聯網技術，通過計算機施加操作來加工數控機床零件的高科技工藝。數控加工的工藝設計是零件加工的重要準備工作。不同的工藝設計方案會產生相應不同的計算機編程，而計算機編程則決定著零件加工的諸多參數，對加工零件產品的質量有著至關重要的影響。所以，對數控加工工藝設計的原則和方法進行基礎研究，具有一定的必要性和重要性。

1數控加工工藝設計的原則

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。裝夾次數越多，誤差幾率越大。因此，在數控機床進行零件加工的過程中，遵循工序集中、盡可能一次成型的設計原則。先加工零件工序集中的地方，再以最少的裝夾次數，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品達標率。在加工一些形狀規則、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模，然后再進行精加工以完善零件的細節部位。這一方式不僅容易保證零件成品的尺寸規格，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確定零件大致輪廓，從而為精加工保留優勢成本。精加工的目標是完成零件最終形狀，要對零件表面進行細致的打磨。為將零件成品的誤差率保證在允許范圍內，要注意適時更換刀具，調整走刀路線。在切削弧形零件時，在零件圓弧和直線的交匯處容易發生“欠切”現象，有時也會出現“過切”現象。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先近后遠的基本原則

先近后遠原則是指先加工刀具周圍，次加工較遠位置。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控機床的加工效率和成品質量。例如，在切削封閉型零件的內輪廓表面時，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過的路線。走刀路線數量的多少，對數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最少刀具調試原則

使用刀具的次數多少，除了關系數控機床的加工效率，還關系加工成品的質量。工作人員每次更換刀具都需要花費額外的安裝和調試時間，且隨著刀具使用次數的增多，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，有損于產品質量。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，加工時應盡量減少刀具的更換與調試。

2數控加工工藝設計的方法

2.1選擇合理的走刀路線

刀具使用是數控加工工藝設計進行實施的重要方面。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，根據最少刀具調試原則，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，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，應該貫徹工序集中、一次成型原則。進行加工時，應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。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，還需要一批專業扎實、技巧嫻熟的工藝設計人員及程序員。

2.3明確加工方法，確定切削用量

數控加工的工藝設計是進行加工的準備工作，數控機床將嚴格按照工藝設計及對應的程序切削零件。因此，設計數控加工工藝時，必須制定一套明確的切削方案，且切削方案應該明確數控加工的下刀位置、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數控加工實例的分析

3.1基于Mastercam9.0數控加工自動編程的流程概述

基于Mastercam9.0進行的數控機床加工零件的自動編程依靠電子計算機進行操作。首先，要依照零件的模型，設置編程的坐標原點和毛坯零件的準確規格。其次，根據加工要求，完善加工參數、加工方式、刀具類型及走刀路線等精確設置。再次，還可以根據設計好的加工路線進行動態模擬演示，并根據演示效果調整相關參數。最后，進行一些后置處理，便可產生NC加工程序。

3.2基于Mastercam9.0數控加工的刀具設定與管理

在Mastercam9.0的刀具庫中提供了20種道具類型，可以便捷地進行刀具的設定與管理。利用Mastercam9.0創建零件數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。再次，選擇加工參數活頁夾，對刀具材料、進給速率、主軸旋轉方向、切削進給量等參數進行設定。最后，在設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，在稍后出現的對話框中，就可以進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利用數控機床加工汽道型面。便捷、實用又精確的Mastercam9.0設計軟件，十分適合于加工復雜的曲面。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行加工，比較適合于根據零件數據進行加工，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結語

我國是加工制造業大國。近年來，隨著人口紅利的消退，勞動密集型加工制造業逐漸轉向技術密集型加工制造業。所以，我國政府應該抓住機遇，促進產業轉型和優化升級。數控加工技術的完善與發展對加工制造業的進步具有重大影響。本文結合案例對數控加工工藝設計的原則和方法進行了詳細探討，希望能夠為數控加工技術的發展盡綿薄之力。

參考文獻

[1]楊揚.基于改進GEP的數控銑削過程物理建模及工藝參數優化方法研究[D].武漢：華中科技大學，2013.

[2]胡權威，喬立紅，樊景松，等.基于MBD的數控工藝設計及快速編程方法研究[J].航空制造技術，2016.

作者：劉暑平 單位：廣東省工商高級技工學校