浅析数控加工技术及铣床的加工工艺

摘要：随着计算机技术与人工智能技术等的快速发展，数控加工设备在不断推陈出新，数控设备通过智能化的加工生产，不仅提高了产品的质量，也提高了产品的生产效率，本文简要介绍了数控加工技术，并浅析了传统铣床和数控铣床的加工工艺特点。

1 数控加工技术

现在，随着计算机技术的不断增加，数控设备的技术不断增长，数控设备在相当多的领域已经完全或逐渐取代了普通的设备，与普通设备不同，数控加工的过程中自动性较高，加工过程中无法进行人工的干预，因此，需要将所有的信息进行预设。包括模型形状，刀具类型，刀具的行走轨迹，位移量，工业参数以及辅助动作等。在数控铣床加工之前，需采用标准的程序指令，编写出正确的加工程序，然后输入到数控设备的控制系统当中。输入完毕启动后，控制系统就会控制机床依照我们输入的程序对零件进行加工。

（1）数控编程一般包括以下步骤：

①对零件的各项数据进行测量，包括加工需要的各项参数；

②分析加工所需并设计加工工艺；

③编写程序并将程序输入机床；

④对程序进行校验。

（2）数控铣床按系统功能可划分为以下几种：

①经济型数控铣床

一般采用经济型数控系统，通常由普通铣床建造系统修改而来，结构较为简单，可以实现三轴联动.这种铣床具有成本低，功能简单的特点，但加工精度不高，因此通常只能加工一些结构较为简单的零件。

②全功能数控铣床

使用全功能数控系统，此机床数控系统的功能比较丰富，加工的适应性比较强，能够采用多种加工方法对零件进行加工，是目前市面上应用最为广泛的数控铣床。

③高速铣削数控铣床

高速铣削数控机床是目前数控铣床加工发展的方向之一，目前已经获得了较为广泛的应用，该机床的特点为通常普通的数控机床，只能支持最高约5000-10000 r/min的加工。而这类数控机床由于采用了全新的系统和结构部件，可以以8000-40000 r/min的转速进行加工，进给量也可达到10-30m/min，凭借着较为独特的性能，高速铣削数控机床可以对大面的曲面和较多的零件采取加工。不过，目前，由于价格昂贵，使用成本较高导致应用范围不是很广

（3）数控铣床按按主轴位置可划分以下几种：

①立式数控铣床

立式数控铣床主轴垂直于水平面不动，通过移动床鞍和夹具对工件进行加工，是应用范围最为广泛的铣床。

②卧式数控铣床

卧式数控铣床是主轴垂直于水平面的数控铣床，因只加工适合卧铣的零件，故不如卧式数控铣床普遍。

③立卧两用数控铣床

可以通过主轴方向的更换在立式和卧式两种形式来回转换的铣床

2 传统铣床的加工工艺

（1）铣床的快速发展

铣床，是指能用铣刀对零件进行加工的机床。世界上第一台铣床，是由美国人惠特尼在1818年发明的，在当时，惠特尼就将铣床与麻花钻头结合；1862年，第一台万能铣床出现，使零件的加工得到大幅简化；20世纪20年代，出现了半自动铣床，可借由人工协助完成“进给-加工”的步骤。

铣床作为工业革命晚期出现的产物，虽然在问世之初，只能进行小范围的加工，加工精度也十分一般，但在二十世纪二十年代后，由于民用和军用科技的大幅发展，铣床凭借其独特的加工方式，得以大幅发展。在二十世纪五十年代，控制技术的大幅度发展，使铣床的控制技术也在自动化技术程度上得到大幅的进步。而在七十年代后，计算机技术的大幅发展，诞生了数控铣床，在数字控制技术和自动换刀系统的加持下，铣床的加工零件范围和精度都得到了巨大的进步。从此，数控铣床加工也走上了现代数字化的路。

随着时代的日新月异，铣床的技术也得到了巨大的发展，而随着技术的变迁，传统的铣床加工技术也逐渐被舍弃。

（2）传统铣床的加工过程

铣床的加工原理是，需要我们手动转动铣床的手轮，这样轴承就可以带动电机的旋转，从而带动主轴的升降和工作台在水平面上运动，而电动机产生的电能也能带动安装在主轴上的刀头不断旋转，从而对铣床工作台上安装的零件进行铣削加工。

传统的机床加工需要我们通过手动操作，完成模型的加工过程。加工过程中需要我们用手控制操作台进行加工，在过程中如果需要进行换刀的操作，需要先将铣刀远离零件后，手动操作，更换铣刀。在操作过程中，一旦加工的过程出现一丝丝的错误，都需要我们重新开始进行加工。传统的铣床加工方式，不仅仅对加工人员的要求较高，也很难保证加工零件的精度，而在加工中，因为误差也容易造成浪费。因此传统机床操作难以在此次设计中起作用。

3 数控铣床的加工工艺

（1）数控铣床加工的工艺特点

无论进行何种编程，对加工的零件进行必要的工艺分析，都是在编程前必须要做的。在加工之前，需要制定加工的方案，选择合适的加工刀具，加工前需要制定合适的加工方案并选择合适的刀具。加工之前对工艺问题进行处理也包含在工艺分析的内容中。

在普通的机床上加工零件时，是用工艺卡片加工前规划好的加工步骤按每道工序的操作顺序进行加工。而数控加工技术则需要将加工所需的过程零件的各个参数以及铣刀加工时所需的位移量全部编辑为以数字形式的程序。而数控铣床作为与普通机床差别较大的加工方式，有以下特点：

①需要控制加工成本，因为通常来讲，数控机床造价高昂，考虑经济方面的问题，无法让数控机床只对简单的零件进行加工，所以数控机床上运行的程序和加工的零件通常比较复杂。

②工序的安排更为详尽，因为在普通的机床加工工艺上，不必考虑工步的安排，对刀点，换刀点以及加工路线。所以加工的过程相对而言也就更加繁琐

（2）数控铣床加工工序应注意的问题

目前在进行数控铣床加工工艺路线设计过程中，应注意以下几个问题：

①以一次安装加工作为一道工序，这种方法适用于加工内容较少的零件，加工完即可达到待检状态；

②以同一把刀具加工的内容划分工序，虽然有些零件能在一次安装中加工出很多代加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系的限制机床连续工作时间的限制等，因此，程序太长，会导致出错和解锁的困难，因此，程序不能太长，一道工序的内容不能太多；

③以加工部位划分工序，对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔，外形，曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。

数控加工技术的快速发展，使零件的加工质量和加工速度得到了较大提高，对社会的发展起到了促进作用。