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1 加工工藝

數控機床在編程過程中,加工工藝問題是首先要解決的,主要有加工方法的選擇、加工工序的編排、工件的裝夾、對刀點和換刀點位置的確定、加工路線的確定、刀具及切削用量的選擇等一系列工藝問題。

1. 1 分析零件圖

該零件是具有外螺紋的軸類零件,如圖 1 所示, 材料為 45號鋼,零件最大外徑是f40mm, 則毛坯可選 f45mm 的棒料,機床則選數控車床。

1. 2 加工工藝分析

保證在工件裝夾完成后能實現所有加工, 如果一次裝夾進行多道加工工序時, 則應考慮把對工件剛度削弱較小的工序安排在先,以減小加工變型。

( 1) 加工工序的安排:外圓粗車 ) 切螺紋退刀槽 ) 外圓精車 ) 車螺紋 ) 切斷完成加工 ) 平端面, 保證總長。

( 2) 選擇刀具: 01 號為 55 度的外圓粗車刀, 02 號刀寬為4mm 的外槽及切斷刀, 03 號為 35 度的外圓精車刀, 04 號為 60 度的外螺紋刀。

( 3) 采用 G71指令進行外圓粗、精加工時, 每次切削深度為 2. 5mm, 每次退刀量為 0. 5mm, X 方向的精加工余量為0. 4mm, Z方向的精加工余量為 0. 02mm。

1. 3 機床坐標系和工件坐標系的區分

在數控加工編程中涉及到機床坐標系和工件坐標系。數控機床的坐標系規定已標準化, 按右手笛卡爾來確定,一般假設工件靜止,通過刀具相對工件的移動來確定機床各移動軸的方向。機床坐標系是機床上固有的坐標系, 機床坐標系的方位是參考機床上一些基準確定的。

工件坐標系是用于確定工件幾何圖形上各幾何要素( 點、直線和圓弧)的位置而建立的坐標系, 是程序的參考坐標系,工件坐標系的位置以機床坐標系為參考點, 但隨工件的變化而變化。

2 多把刀對刀方法及技巧

2. 1 對刀原理

FANUC Oi- mate系統數控車床中機床坐標系的確定: 機床正常開機后,在對刀之前首先將機床回一次零點( 參考點) ,操作完成后,機床坐標系建立。工件坐標系的建立是通過手動試切法對刀方式來完成的,下面就探討此種方式下對刀完成工件坐標系的設定, 如圖2 所示。

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2. 2 試切法對刀

2. 2. 1 用 01號 55 度外圓車刀建立工件坐標系

( 1) 機床正常開機后,首先將機床回一次參考點, 先回+ X軸再回+ Z 軸(考慮尾座) ,從而建立機床坐標系。

( 2) 手動方式將刀架從參考點往工件附近移動, 先移- Z再移- X( 考慮尾座)。

( 3) 用手輪方式將 01號外圓車刀把工件右端面試切一刀至中心, 隨后刀具沿+ X 方向退回,此時 Z 軸不能移動, 點擊MDI 鍵盤上的 offset setting 鍵,進入刀具補償界面, 按 CRT顯示器軟鍵所對應的形狀, 在 01 號刀 Z 軸中輸入 Z0( 如圖 3 所示) ,點擊控制面板上的/ 刀具測量0 , 再點擊軟鍵對應的/ 測量0 , 01 號刀具 Z軸對刀完成, 即 01號刀具 Z軸工件坐標系建立,此時 Z軸可隨意移動。

( 4)用手輪方式將 01 號外圓車刀試車工件外圓一段(這一段不必太長也不必太深, 長度只要能放上游標卡尺或千分尺就可以,深度要保證不影響整個零件前段尺寸的加工) , 將刀具沿+ Z 軸移出, 此時 X 軸不能移動,停主軸用游標卡尺或千分尺測量剛被車過的地方,圖 4( a)游標卡尺測量,如圖 2已車表面, 點擊 MDI鍵盤上的 offset setti ng 鍵, 進入刀具補償界面,按 CRT 顯示器軟鍵所對應的形狀, 在 01 號刀 X 軸中輸入測量得來的數值,如圖 4( b) 所示,點擊控制面板上的/ 刀具測量0 ,再點擊軟鍵對應的/ 測量0 , 01 號刀具 X 軸對刀完成, 即1 號刀具 X 軸工件坐標系建立, 此時 X 軸可隨意移動。

( 5) 將刀架移至安全位置, 把需進行對刀操作的 02 號刀轉到切削加工位置。

2. 2. 2 對 02 號外切槽刀對刀

( 1) 將 02 號外切槽刀沿- Z 靠近工件右端面, 此時由于01號刀已經定位 Z軸工件坐標系,所以 02 號刀不能再次切削右端面,應采用/ 碰刀法0。用手輪方式將 02 號刀具沿- Z 方向靠近右端面,當刀具離工件非常近時將手輪的進給倍率調至最小。當在進給過程中看到有切屑飛出時, 停止- Z 方向的進給,沿+ X 軸將刀退出,此時 Z 軸不能移動, 點擊MDI 鍵盤上的offset setting鍵, 進入刀具補償界面,按 CRT 顯示器軟鍵所對應的形狀, 在 02 號刀 Z軸中輸入 Z0, 點擊控制面板上的刀具測量0 ,再點擊軟鍵對應的/ 測量0 , 02號刀具 Z 軸對刀完成,此時 Z 軸可隨意移動。

( 2) 02號 X 軸對刀方式的操作同 01號 X 軸對刀方式。

( 3) 將刀架移至安全位置, 把需進行對刀操作的 03 號刀轉到切削加工位置。

2. 2. 3 對 03 號 35 度外圓車刀對刀

( 1) 將 03號 35 度外圓車刀沿- Z 靠近工件右端面, 此時由于 01號和 02 號刀已經定位 Z軸工件坐標系,所以 03 號刀同樣不能再次切削右端面, 應采用跟 02 號對刀方式一樣的/ 碰刀法0, 03號 Z軸對刀方式的操作同 02號 Z軸對刀方式。

( 2) 03號 X 軸對刀方式的操作同 01 號和 02號 X 軸對刀方式。

( 3) 將刀架移至安全位置, 把需進行對刀操作的 04 號刀轉到切削加工位置。

2. 2. 4 對 04 號 60 度外螺紋刀對刀

由于外螺紋刀的刀位點比較特殊, 圖 2 所示 60 度外螺紋刀刀尖正好在刀柄中間,所以可以首先測量一下刀柄的寬度, 假設通過測量得來圖 2 中 04 號刀刀柄寬為 8mm, 則刀尖距離刀柄 4mm, 則 04號刀 Z 軸對刀操作應按如下更精確:

( 1) 用左刀柄面碰工件右端面, 操作如 02 號和 03 號刀 Z軸對刀方式, 當有切屑飛出時, 刀具沿+ X 退出, 此時 Z軸不能移動, 點擊 MDI 鍵盤上的 offset setting 鍵, 進入刀具補償界面,按 CRT 顯示器軟鍵所對應的形狀, 在 04 號刀 Z軸中輸入Z0,點擊控制面板上的/ 刀具測量0 , 再點擊軟鍵對應的/ 測量0 ,接著輸入 Z- 4, 點擊軟鍵對應的/ + 輸入0 , 04 號刀具 Z軸對刀完成,此時 Z軸可隨意移動。

( 2) 04 號X 軸對刀方式的操作同01 號、 02 號和03 號X 軸對刀方式。

完成上述步驟后, 圖 2所示的四把刀具對刀完成,將刀架移到安全位置。由此可知, 不同的刀具在對刀時有不同的操作方法和技巧。

3 程序編制及說明

此程序采用試切法對刀方式編程, 程序最后不用將基準刀換到加工位置, 需要將基準刀換到加工位置并移至起刀點的是采用 G50 對刀方式的編程, 所以采用試切法對刀不僅對刀簡單易掌握,而且編程也簡單容易。

O0001

N1;

G0G40G97G99S600M03F0. 25 T0101;

X47. Z2. ;

G71U2. 5R0. 5;

G71P10Q11U0. 4W0. 02;

N10G0G42X0;

G01Z0;

X13. 85C2. ; ( 外螺紋切削加工存在擠壓變形,此處用螺紋大徑減去了擠壓變形量 0. 15)

Z- 28. ;

X21. ;

X30. Z- 50. ;

Z- 67. ;

G02X40. Z- 72. R5. ;

G01Z- 90. ; ( 考慮切斷刀刀寬)

N11G0G40X47. ;

G28U0W0M05; (回參考點, 此處也可改為回中間點, 即X150. Z150. )

M00;

N2;

G0G40G97G99S600M03F0. 25 T0202;

X23. Z- 28. ;

G01X11. 3F0. 15;

X23. F0. 3;

W1. ;

X11. F0. 15;

W- 1. ;

X23. F0. 3;

G28U0W0M05; ( 回參考點, 此處也可改為回中間點, 即X150. Z150. )

M00;

N3;

G0G40G97G99S1000M03F0. 25T0303;

X43. Z2. ;

G70P10Q11;

G28U0W0M05;

M00;

N4;

G0G40G97G99S500M03 T0303;

X16. Z2. ;

G92X13. 6Z- 25. F2. ;

X13. 2;

X12. 8;

X12. 4;

X12. ;

X11. 6;

X11. 4;

X11. 4; (螺紋小徑重復兩步寫, 可使螺紋底槽更光滑)

G28U0W0M05;

M30;

同一個零件,當由不同的編程人員進行編程時, 所編的程序將會有所不同,但通過此程序加工出的零件將會更加精確,主要是在此編程中編程人員注意到了每個階段的測量和散熱措施,因為保證工件尺寸的正確性是我們生產加工的首要問題和注意事項,因此在此編程中,每一段程序中都運用了暫停指令,即在粗車、切槽和精車完畢后采用輔助功能 M 指令中的M00 讓程序無條件停止, 當程序中運行 M00 指令時, 機床自動停止,加工中有此步驟是非常重要的,因為操作者可進行工件尺寸的檢驗、調整或排屑等,并且還能起到一定的散熱作用,保證了零件尺寸的精確度。此操作完成后, 只要啟動機床操作面板上的/ 循環啟動0按鈕, 程序會接著往下運行。

結語

在實際的數控加工中, 編程和對刀都非常重要, 其中一個操作不正確,輕者加工不出合格的零件,重者會發生撞刀的危險或危及到操作者的人身安全。因此, 在進行對刀和編程時,操作者必須思路嚴謹, 操作規范。在數控加工中, 只要工程技術人員和操作者集思廣益,認真了解所用數控設備的特點和功能,掌握數控方面的知識和技巧,不管什么型號的數控設備都能充分發揮其效益。