数控加工与传统机床加工相比,在很多关键技术方面拥有明显的优势。传统机床加工的发展方向即是数控机床加工。目前,数控车、数控铣等,在许多方面沿用的是传统机床的加工工艺。传统机床中有更多的技术值得数控机床吸收,但不是照搬。工艺工人应当评估传统工艺与数控工艺的区别,从而更好地发挥两种工艺的优势。
1数控加工工艺更加复杂
要想使用数控加工,必须考虑加工零件的工艺性、定位基准和装夹方式、刀具选择、工艺线路制定、切削方法及工艺参数等,在传统机床加工工艺中,这些都被简化处理。以此来看,数控加工工艺要比传统加工工艺更加复杂,影响数控加工效果的因素也更多。因此,在数控程序的编程全过程,都应当进行全面的分析和安排,之后再进行整体完善。正因如此,相同的任务,可以安排多个加工方案,这种工艺多样化是数控加工工艺的特色之一,与传统加工工艺有显著的区别。
2装夹及夹具的选择
数控加工在夹具方面有两个基本要求:一是夹具坐标方向与机床坐标方向要相对固定;二是零件与机床坐标系的尺寸关系要相互协调。例如,数控夹具本身要以工作台上的基准槽或基准孔为定位,安装到机床相应位置,以此保证零件的工件坐标系与机床坐标系固定的尺寸关系,这是数控加工与传统工艺的一大区别。当然,装夹包含定位和夹紧两个步骤。传统加工方式下,受机床加工能力的制约,一个任务需要多次装夹才能完成。而数控机床在一次装夹状态下,可以进行多个步骤的加工处理,减少了频繁装夹造成的误差,也节约了大量时间。但是,夹具的设计和制造费用相对于传统机床来说偏高,尤其是专用夹具,因此在选择专用夹具时应慎重考虑。数控加工可以利用仪表来进行定位,用普通的原件进行夹紧,也可以降低部分成本。
3刀具选择
不同的加工工艺应当使用不同的刀具。数控加工中的高速切削与传统低速切削相比,在提高效率、提高质量、降低切削变形、缩短加工周期等方面有明显的效果。数控加工在制造业中的数量必将进一步增多,相应的高速刀具需求也会不断扩大。此外,目前常提到的干切削,是不加切削液或少量加入切削液的加工技术,对刀具有很高的耐热要求。与传统机床相比,数控机床对刀具的性能要求越来越高。
4刀具路径
传统机床加工过程中,刀具路径主要靠技术工人自己调整和把握,而在数控机床中,刀具路径则依赖于数码编程。数码编程的精准性和方便性,是传统机床加工所不能比拟的。如设置进退刀时,采用斜坡和螺旋方式,切线方向切入或切出。这种方便性、精确性远高于传统依靠工人主观把握。
5加工方式
数控机床的特点使传统加工方法中慎重选择的方法变得更加可行。多种形式的圆弧插补、背镗法和数控修正法替代了传统孔位加工中的充填法、空刀法、修正法。最近出现了硬切削加工工艺,能大大提高工作效率,降低加工成本,减少资金投入,挑战了传统的磨削工艺,硬切削将是未来数控加工的发展方向。干切削存在许多优点,但也存在着许多缺点,容易导致切削压力增大,切削变形更剧烈,刀具的寿命也会降低,加工质量也难以保证。但是,干切削的优势也非常明显。通过技术方法弥补干切削的缺陷,也会使干切削成为数控加工的另一发展趋势。
6加工阶段划分
零件的加工可以分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段,有时还会有光整加工阶段。因此,合理划分加工阶段,有利于提高加工的精确性,也能更好的穿插热处理和检验等工序。传统加工方式,机床功能单一,在工艺路线中可以明显地看出各个阶段的界线,但在数控加工中,界线相对模糊。为保证加工质量,应当对加工阶段进行合理的划分。
7切削用量
传统加工中,工人依靠技术经验控制机床,对复杂的工艺,工人容易出现误差。为降低次品率,切削用量的选择非常慎重。数控机床采用编程控制动作,对任何形面都可以通过程序,方便快捷的加工,刀具在工件上的运动轨迹也更加灵活,因而可以最大限度地提高工作效率,比传统工艺拥有更多的优势。最新出现了高速加工中自动优化速度的工序,在切削量较小的地方,加快切削速度,在切削量大的地方降低切削速度,可以缩短加工时间,延长刀具寿命。
8热变形处理
切削过程中不可避免地会出现热变形现象。精加工阶段,热变形对零件的精度有直接影响。传统加工工艺中,各加工阶段有明显的界线,因而可以在零件温度降低后再进行加工,减少热变形的出现。而数控加工的优势就是连续高效地对多个面进行加工,因此,切削产生的热量来不及散出。如果以时间停留的方式降温以减少热变形,加工效率将会受到很大影响。因此,数控加工中热变形的处理是非常棘手的问题。传统采用喷冷却液的方式降温,但冷却液很难喷到刀片前刀面的热影响区,冷却效果一般。高压切削技术,可以使冷却液从刀片上表面和刀片下表面打进去,进入到热影响区,既能降温,又能起到断屑的作用。高压断屑的方法在加工难度大的的工序中,可以提高20%以上的生产效率,并且可以实现加工过程中的无障碍生产,在生产线中需要自动切换工具或刀具的加工中,其优势更加明显。
9柔性化程度
传统通用机床柔性较好,但加工效率较低。传统专用机床,虽然效率高,但是零件的适应性低,柔性差。数控机床不同,只要更改程序,就可以加工新的零件,又能进行自动化操作,柔性好且效率高。数控机床的柔性优点在实际加工业中,相对于传统企业,能节省大量人力资本和时间资源。相比传统机床,数控机床能更好地适应市场竞争。从以上二者的对比可以看出,传统加工工艺是数控加工工艺的基础,数控加工工艺在技术上很大程度上来源于传统工艺,同时又结合计算机数控、计算机设计和制造等现代化技术,对传统加工工艺进行了优化和改进。通过二者的比较,总结出二者各自的优缺点,从而为进一步提高加工质量制定更合适的加工方案。
作者:段书钊