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CNC加工工艺流程顺序安排【附图】

CNC加工,也叫数控加工,是指用数控的加工工具进行的加工。因为数控加工是编程后由电脑控制加工,因此,CNC加工具有加工质量稳定,加工精度高,重复精度高,可加工复杂型面,加工效率高等优点。在实际加工过程中,人的因素及操作经验,在很大程度上会影响最终的加工品质。
 
CNC加工工艺中的CNC加工流程图:
一、机床的合理选用
在数控机床上加工零件时,一般有两种情况。
第一种情况:有零件图样和毛坯,要选择适合加工该零件的数控机床。
第二种情况:已经有了数控机床,要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况,考虑的因素主要有,毛坯的材料和类、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。
概括起来有三点:
①要保证加工零件的技术要求,加工出合格的产品。
②有利于提高生产率。
③尽可能降低生产成本(加工费用)。
 
二、数控加工零件工艺性分析
数控加工工艺性分析涉及面很广,在此仅从数控加工的可能性和方便性两方面加以分析。
(一)零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则
1、零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点在数控加工零件图上,应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程,也便于尺寸之间的相互协调,在保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员一般在尺寸标注中较多地考虑装配等使用特性方面,而不得不采用局部分散的标注方法,这样就会给工序安排与数控加工带来许多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高,不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性,因此可将局部的分散标注法改为同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注法。
2、构成零件轮廓的几何元素的条件应充分
在手工编程时要计算基点或节点坐标。在自动编程时,要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时,要分析几何元素的给定条件是否充分。如圆弧与直线,圆弧与圆弧在图样上相切,但根据图上给出的尺寸,在计算相切条件时,变成了相交或相离状态。由于构成零件几何元素条件的不充分,使编程时无法下手。遇到这种情况时,应与零件设计者协商解决。
 
(二)零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点
1)零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数,使编程方便,生产效益提高。
2)内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小,因而内槽圆角半径不应过小。零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。
3)零件铣削底平面时,槽底圆角半径r不应过大。
4)应采用统一的基准定位。在数控加工中,若没有统一基准定位,会因工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸不协调现象。因此要避免上述问题的产生,保证两次装夹加工后其相对位置的准确性,应采用统一的基准定位。
零件上最好有合适的孔作为定位基准孔,若没有,要设置工艺孔作为定位基准孔(如在毛坯上增加工艺凸耳或在后续工序要铣去的余量上设置工艺孔)。若无法制出工艺孔时,最起码也要用经过精加工的表面作为统一基准,以减少两次装夹产生的误差。
此外,还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证、有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。
 
三、加工方法的选择与加工方案的确定
加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位夹紧的需要来考虑,重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行:
  1、上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。
  2、先进行内形内腔加工序,后进行外形加工工序。
  3、以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行,以减少重复定位次数,换刀次数与挪动压板次数。
  4、在同一次安装中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏小的工序。
 
(一)加工方法的选择
    加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多,因而在实际选择时,要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。例如,对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求,但箱体上的孔一般采用镗削或铰削,而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰孔,当孔径较大时则应选择镗孔。此外,还应考虑生产率和经济性的要求,以及工厂的生产设备等实际情况。常用加工方法的经济加工精度及表面粗糙度可查阅有关工艺手册。
(二)加工方案确定的原则
    零件上比较精密表面的加工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的,还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。
    确定加工方案时,首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求,初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。例如,对于孔径不大的IT7级精度的孔,最终加工方法取精铰时,则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。
 
四、工序与工步的划分
(一) 工序的划分
在数控机床上加工零件,工序可以比较集中,在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据零件图样,考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作,若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工,哪一部分在其他机床上加工,即对零件的加工工序进行划分。一般工序划分有以下几种方式:
 
(二)工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量,对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序,在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则:
1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成,或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。
2)对于既有铣面又有镗孔的零件,可先铣面后镗孔。按此方法划分工步,可以提高孔的精度。因为铣削时切削力较大,工件易发生变形。先铣面后镗孔,使其有一段时间恢复,减少由变形引起的对孔的精度的影响。
3)按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短,可采用按刀具划分工步,以减少换刀次数,提高加工效率。  
总之,工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。
 
五、如何在加工过程中监控与调整?
工件在找正及程序调试完成之后,就可进入自动加工阶段。在自动加工过程中,操作者要对切削的过程进行监控,防止出现非正常切削造成工件质量问题及其它事故。
对切削过程进行监控主要考虑以下几个方面:
  1、加工过程监控粗加工主要考虑的是工件表面的多余余量的快速切除。在机床自动加工过程中,根据设定的切削用量,刀具按预定的切削轨迹自动切削。此时操作者应注意通过切削负荷表观察自动加工过程中的切削负荷变化情况,根据刀具的承受力状况,调整切削用量,发挥机床的最大效率。
  2、切削过程中切削声音的监控在自动切削过程中,一般开始切削时,刀具切削工件的声音是稳定的、连续的、轻快的,此时机床的运动是平稳的。随着切削过程的进行,当工件上有硬质点或刀具磨损或刀具送夹等原因后,切削过程出现不稳定,不稳定的表现是切削声音发生变化,刀具与工件之间会出现相互撞击声,机床会出现震动。此时应及时调整切削用量及切削条件,当调整效果不明显时,应暂停机床,检查刀具及工件状况。
  3、精加工过程监控精加工,主要是保证工件的加工尺寸和加工表面质量,切削速度较高,进给量较大。此时应着重注意积屑瘤对加工表面的影响,对于型腔加工,还应注意拐角处加工过切与让刀。对于上述问题的解决,一是要注意调整切削液的喷淋位置,让加工表面时刻处于冷却条件;二是要注意观察工件的已加工面质量,通过调整切削用量,尽可能避免质量的变化。如调整仍无明显效果,则应停机检察原程序编得是否合理。特别注意的是,在暂停检查或停机检查时,要注意刀具的位置。如刀具在切削过程中停机,突然的主轴停转,会使工件表面产生刀痕。一般应在刀具离开切削状态时,考虑停机。
  4、刀具监控刀具的质量很大程度决定了工件的加工质量。在自动加工切削过程中,要通过声音监控、切削时间控制、切削过程中暂停检查、工件表面分析等方法判断刀具的正常磨损状况及非正常破损状况。要根据加工要求,对刀具及时处理,防止发生由刀具未及时处理而产生的加工质量问题。

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