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本文采用伯特利數(shù)控機(jī)床為實(shí)際操作平臺(tái)來(lái)取得數(shù)據(jù)

在數(shù)控車削中, 程序貫穿整個(gè)零件加工的全過(guò)程。不同的編程人員有不同的編程方法, 編制的加工程序也各不相同, 但最終的目的是為了完成零件的加工, 提高數(shù)控車床的生產(chǎn)效率。本文將從程序編制的合理性和加工效率等方面, 分析數(shù)控車削程序的編制方法。

一、編程方法

(一)圖紙分析

圖紙分析是工藝準(zhǔn)備中的首要工作, 直接影響零件加工程序的編制及加工結(jié)果。主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容:

一是分析加工輪廓的幾何條件。主要分析零件圖中的主要幾何形狀和設(shè)計(jì)尺寸。

二是分析形狀和位置公差要求。在數(shù)控切削加工中, 零件的形狀和位置誤差主要受機(jī)床機(jī)械運(yùn)動(dòng)副精度的影響。在車削中, 如沿Z坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的方向與其主軸軸線不平行時(shí), 則無(wú)法保證圓柱度這一形狀公差要求, 出現(xiàn)錐度現(xiàn)象; 又如沿X坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的方向與其主軸軸線不垂直時(shí), 則無(wú)法保證垂直度這一位置公差要求。因此, 進(jìn)行編程前要考慮進(jìn)行技術(shù)處理的有關(guān)方案。

三是分析零件圖樣上的尺寸公差要求, 確定控制其尺寸精度的加工工藝, 如刀具的選擇及切削用量的確定等。

此外, 還要分析零件的表面粗糙度、材料與熱處理、毛坯、件數(shù)等各方面要求, 從而合理安排工序及走刀路線。

(二)確定合理的走刀路線

走刀路線的確定是加工程序編制的重點(diǎn), 由于精加工切削程序走刀路線基本上都是沿零件輪廓形狀進(jìn)行的, 因此主要內(nèi)容是確定粗加工及空行程的走刀路線。走刀路線泛指刀具從起刀點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)起, 直到返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過(guò)的路徑, 包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。下面以圖1所示的三種車錐方法, 來(lái)分析走刀路線的合理確定。

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圖1(a)為平行車錐法, 這種方法是每次進(jìn)刀后, 車刀移動(dòng)軌跡平行于錐體母線, 隨著每次進(jìn)刀吃刀, Z向尺寸按一定比例增加, 與普車加工錐體方法相同。Z向尺寸的計(jì)算方法是按公式C=D-d / L得出。若錐度C為1∶10, 含義是直徑X上去除1毫米, 長(zhǎng)度Z上增加10毫米。按該比例可以很簡(jiǎn)單的進(jìn)行編程, 并且可以保證每一次車削的余量相同, 使切削均勻。圖1(b)為改變錐角車錐法, 是隨著每一次X向進(jìn)刀, 保持Z向尺寸為圖紙尺寸, 每一刀都改變了錐角的大小, 只有最后一刀是圖紙要求的錐角大小。這種車錐法可以不必進(jìn)行每次Z向尺寸的計(jì)算, 但在加工中由于Z向尺寸相同, 使加工路線較長(zhǎng), 同時(shí)切削余量不均勻, 影響工件的表面尺寸和粗糙度,一般適合于錐面較短, 余量不大的錐體中。圖1(c)為階臺(tái)加工錐體法, 這種加工法是每一次走刀軌跡平行于工件的軸線, 加工出許多小的階臺(tái), 最后一刀沿錐體斜面進(jìn)行走刀, 這種加工方法計(jì)算復(fù)雜, 由于是臺(tái)階狀, 余量不均勻, 影響錐面加工質(zhì)量。

上述三種切削路線中, 如果起刀點(diǎn)相同, 則平行法車錐體路線最合理, 生產(chǎn)中也常用此法進(jìn)行加工。

(三)合理調(diào)用G命令按照每個(gè)單獨(dú)的幾何要素 (直線、斜線和圓弧等)分別編制出相應(yīng)的加工程序, 構(gòu)成加工程序的各條命令的集合即程序段。在加工程序的編制工作中, 總是希望以最少的程序段數(shù)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工, 以使程序簡(jiǎn)潔, 減少出錯(cuò)的幾率及提高編程工作的效率。

由于數(shù)控車床裝置普遍具有直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)算的功能, 除了非圓弧曲線外, 程序段數(shù)可以由構(gòu)成零件的幾何要素及由工藝路線確定的各條程序得到, 這時(shí)應(yīng)考慮使程序段最少原則。選擇合理的G命令, 可以使程序段減少,但也要兼顧走刀路線最短。

對(duì)于非曲線軌跡 (下轉(zhuǎn)第64頁(yè))(上接第57頁(yè))的加工, 所需主程序段數(shù)要在保證其加工精度的條件下, 進(jìn)行計(jì)算后才能得知。這時(shí), 一條非圓曲線應(yīng)按逼近原理劃分成若干個(gè)主

程序段(大多為直線或圓弧) , 當(dāng)能滿足其精度要求時(shí), 所劃分的若干個(gè)主程序的段數(shù)應(yīng)為最少。這樣, 不但可以大大減少計(jì)算的工作量, 而且還能減少輸入的時(shí)間及內(nèi)存容量的占有數(shù)。

(四)合理選擇切削用量

數(shù)控車削中的切削用量是表示機(jī)床主體的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的重要參數(shù), 包括背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度。它們的選擇與普通車床所要求的基本對(duì)應(yīng)一致, 但數(shù)控車床加工的零件往往較復(fù)雜, 切削用量按一定的原則初定后, 還應(yīng)結(jié)合零件實(shí)際加工情況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整, 調(diào)整方法是利用數(shù)控車床的操作面板上各種倍率開(kāi)關(guān), 隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整, 來(lái)實(shí)現(xiàn)切削用量的合理配置, 這要求操作者應(yīng)具有一定的實(shí)際生產(chǎn)加工經(jīng)驗(yàn)。

二、細(xì)節(jié)問(wèn)題處理

一是注意G4的合理使用。G4為暫停指令, 其作用是刀具在一個(gè)指令的時(shí)間內(nèi)暫時(shí)停止加工。該指令由于不做實(shí)際的切削運(yùn)動(dòng), 常常被忽略。但它在保證加工精度及在切槽、鉆孔改變運(yùn)動(dòng)等方面具有很大的作用, 常用于以下幾種情況: 切槽、鉆孔時(shí)為了保證槽底、孔底的的尺寸及粗糙度應(yīng)設(shè)置G4命令;當(dāng)運(yùn)行方向改變較大時(shí), 應(yīng)在該改變運(yùn)行方向指令間設(shè)置G4命令;當(dāng)運(yùn)行速度變化很大時(shí)應(yīng)在其運(yùn)行指令改變時(shí)設(shè)置G4命令。

二是粗精加工分開(kāi)編程。為了提高零件的精度并保證生產(chǎn)效率, 車削工件輪廓的最后一刀, 通常由精車刀來(lái)連續(xù)加工完成, 因此, 粗精加工應(yīng)分開(kāi)編程, 并且刀具的進(jìn)、退位置要考慮妥當(dāng), 盡量不要在連續(xù)的輪廓中切入切出或換刀及停頓, 以免因切削力的突然變化而造成彈性變形, 致使光滑連接的輪廓上產(chǎn)生劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。

三是當(dāng)零件尺寸上下不對(duì)稱時(shí),編程時(shí)常取零件要求尺寸的中值作為編程尺寸依據(jù)。

四是編程時(shí)盡量符合基準(zhǔn)重合原則。編程的原點(diǎn)要和設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)、對(duì)刀點(diǎn)的位置盡量重合, 減少由于基準(zhǔn)不重合所帶來(lái)的加工誤差。若圖樣上的尺寸基準(zhǔn)與編程所需要的尺寸基準(zhǔn)不一致, 應(yīng)首先將圖樣上的各個(gè)基準(zhǔn)尺寸換算為編程坐標(biāo)系中的尺寸。當(dāng)需要掌握控制某些重要尺寸的允許變動(dòng)量時(shí), 還要通過(guò)尺寸鏈解算才能得到, 然后才可進(jìn)行下一步編程工作。

五是巧用切刀倒角。對(duì)切斷面帶一倒角的零件, 在批量車削加工中比較普遍, 為了便于切斷并避免掉頭倒角, 可利用切斷刀同時(shí)完成車倒角和切斷兩個(gè)工序, 效果較好。同時(shí)切刀有兩個(gè)刀尖, 在編程中要注意使用哪個(gè)刀尖及刀寬問(wèn)題, 防止對(duì)刀加工時(shí)出錯(cuò)。

總之, 數(shù)控車床的編程總原則是先粗后精、先近后遠(yuǎn)、先內(nèi)后外、程序段最少、走刀路線最短, 這就要求在編程時(shí)特別要注意理論聯(lián)系實(shí)際, 在實(shí)踐中對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證或修正, 做到編制的程序最實(shí)用。