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数控加工工序划分的方法和原则


      加工工序规划是指整个工艺过程而言的,不能以某一工序的性质和某一表面的加工来判断。例如有些定位基准面,在半精加工阶段甚至在粗加工阶段中就需加工得很准确。有时为了避免尺寸链换算,在精加工阶段中,也可以安排某些次要表面的半精加工。

      当确定了零件表面的加工方法和加工阶段后,就可以将同一加工阶段中各表面的加工组合成若干个工步。

      1.加工工序划分的方法在数控机床上加工的零件,一般按工序集中的原则划分工序,划分的方法有以下几种:

(1)按所使用刀具划分以同一把刀具完成的工艺过程作为一道工序,这种划分方法适用于工件的待加工表面较多的情形。加工中心常采用这种方法完成。

(2)按工件安装次数划分以零件一次装夹能够完成的工艺过程作为一道工序。这种方法适合于加工内容不多的零件,在保证零件加工质量的前提下,一次装夹完成全部的加工内容。

(3)按粗精加工划分将粗加工中完成的那一部分工艺过程作为一道工序,将精加工中完成的那一部分工艺过程作为另一道工序。这种划分方法适用于零件有强度和硬度要求,需要进行热处理或零件精度要求较高,需要有效去除内应力,以及零件加工后变形较大,需要按粗、精加工阶段进行划分的零件加工。

(4)按加工部位划分将完成相同型面的那一部分工艺过程作为一道工序。对于加工表面多而且比较复杂的零件,应合理安排数控加工、热处理和辅助工序的顺序,并解决好工序间的衔接问题。

      2.加工工序划分的原则零件是由多个表面构成的,这些表面有自己的精度要求,各表面之间也有相应的精度要求。为了达到零件的设计精度要求,加工顺序安排应遵循一定的原则。

(1)先粗后精的原则各表面的加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行,目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。如果零件的全部表面均由数控机床加工,工序安排一般按粗加工、半精加工、精加工的顺序进行,即粗加工全部完成后再进行半精加工和精加工。粗加工时可快速去除大部分加工余量,再依次精加工各个表面,这样可提高生产效率,又可保证零件的加工精度和表面粗糙度。该方法适用于位置精度要求较高的加工表面。这并不是绝对的,如对于一些尺寸精度要求较高的加工表面,考虑到零件的刚度、变形及尺寸精度等要求,也可以考虑这些加工表面分别按粗加工、半精加工、精加工的顺序完成。对于精度要求较高的加工表面,在粗、精加工工序之间,零件最好搁置一段时间,使粗加工后的零件表面应力得到完全释放,减小零件表面的应力变形程度,这样有利于提高零件的加工精度。

(2)基准面先加工原则加工一开始,总是把用作精加工基准的表面加工出来,因为定位基准的表面精确,装夹误差就小,所以任何零件的加工过程,总是先对定位基准面进行粗加工和半精加工,必要时还要进行精加工,例如,轴类零件总是对定位基准面进行粗加工和半精加工,再进行精加工。例如轴类零件总是先加工中心孔,再以中心孔面和定位孔为精基准加工孔系和其他表面。如果精基准面不止一个,则应该按照基准转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基准面的加工。

(3)先面后孔原则对于箱体类、支架类、机体类等零件,平面轮廓尺寸较大,用平面定位比较稳定可靠,故应先加工平面,后加工孔。这样,不仅使后续的加工有一个稳定可靠的平面作为定位基准面,而且在平整的表面上加工孔,加工变得容易一些,也有利于提高孔的加工精度。通常,可按零件的加工部位划分工序,一般先加工简单的几何形状,后加工复杂的几何形状;先加工精度较低的部位,后加工精度较高的部位;先加工平面,后加工孔。

(4)先内后外原则对于精密套筒,其外圆与孔的同轴度要求较高,一般采用先孔后外圆的原则,即先以外圆作为定位基准加工孔,再以精度较高的孔作为定位基准加工外圆,这样可以保证外圆和孔之间具有较高的同轴度要求,而且使用的夹具结构也很简单。

(5)减少换刀次数的原则在数控加工中,应尽可能按刀具进入加工位置的顺序安排加工顺序,这就要求在不影响加工精度的前提下,尽量减少换刀次数,减少空行程,节省辅助时间。零件装夹后,尽可能使用同一把刀具完成较多的加工表面。当一把刀具完成可能加工的所有部位后,尽量为下道工序做些预加工,然后再换刀完成精加工或加工其他部位。对于一些不重要的部位,尽可能使用同一把刀具完成同一个工位的多道工序的加工。

(6)连续加工的原则在加工半封闭或封闭的内外轮廓时,应尽量避免数控加工中的停顿现象。由于零件、刀具、机床这一工艺系统在加工过程中暂时处于动态的平衡状态下,若设备由于数控程序安排出现突然进给停顿的现象,由于切削力会明显减少,就会失去原工艺系统的稳定状态,使刀具在停顿处留下划痕或凹痕。因此,在轮廓加工中应避免进给停顿的现象,以保证零件的加工质量。

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