数控技术的工艺与编程通过实训实例分析

HEATS

数控技术初学群体在-数控机床上实训时，尤其是高职高专的学生，虽然相关的专业技术课程均已学习过，但由于缺乏生产实践经验，考虑问题不够全面，很难把所学的知识相互贯通应用好，往往造成实训加工的零件不能达到预期的目的。现通过实训实例就工艺与编程的结合问题进行分析讨论。

1.实训条件

( C6 j) y( b9 U2 p) N

（1）实圳设备：“GTC2E”数控车床。

' S: O3 {$ m( M( {* w$ k

（2）程序系统：“SANYING”数控车床模拟系统。

5 P+ m/ f% L; c% R2 d

（3）实训实例：-锉刀手柄。

（4）实例坯料：φ26mm圆木。

（5）零件图：锉刀手柄-零件图如附图所示。

/ k0 B% M0 e4 \+ s" O: \

 

2.工艺方案拟定过程

（1）首先要熟读图样，分折零件图可知手柄轮廓是由一个圆锥台、一个柱面和三个圆弧连接曲面组成。确定工件坐标原点并汁算出每个折点的坐标以及曲线连接点的坐标，见零件图上所注。

（2）选择-刀具，主要是考虑刀具结构和尺寸能否与工件已加工部位发生干涉，在切削中切削点一但偏离刀尖，就有可能发生过切。对尺寸较小的曲线轮廓可考虑使用成形刀具。

4 L# \# s* R/ t2 h/ j, A

手柄是由三段圆弧连接的非单一曲线轮廓，用外圆车刀车削应考虑车刀主偏角和副偏角的选择，主偏角的大小决定工件的形状，而副偏角的选择要考虑是否与已加工表面轮廓发生干涉。经计算副偏角应大于13.4?，故选用主偏角为90?、副偏角为15?的外圆右偏刀和切断刀两种刀具。

# z6 r3 Q$ B, w" w1 B

（3）按选择的刀具划分工序，以外圆右偏刀为主加工刀具，应尽可能加工出可以加工的所有部位，然后换切断刀车锥面和切断，并考虑切断刀的宽度。这样可以减少换刀次数，压缩李行程时间。

（4） 还应考虑按粗、精加工划分工序，若采用整个轮廓循环程序，编程虽然简单，但前几个循环中的空程太多，不利于发挥数控加工的高效率。故对右端R8mm球头先用车锥法粗车、再同中部R30mm凹弧处用循环程序粗车。粗加工切除大部分余量后，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。 - c+ [4 Z/ {7 g' f7 x

（5）合理选择切削用量，一般是在保证加工质量和刀具寿命的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高、加工成本最低。粗加工时，多选用低的切削速度，较大的背吃刀量和进给量；精加工时，选用高的切削速度，较小的进给量。

, J- a$ J4 o* @9 }0 h$ ]

数控车床

3.编程和实训中的考虑

, p4 f7 U+ l- _& V1 ^: M

（1） 依据工艺考虑进行编程，编程就是给出工步中的每一次走刀命令。首先确定工件的坐标原点（手柄右端中心点），并计算出每个折折点的坐标以及曲线连接点的坐标，见零件图上所注。正确给出每一工步的起刀点，即加工某个部位时刀具的初始位置，见实例编程中的N00040、N00110、N00210、 N00300等程序。起刀点的正确与否直接影响编程和被加工表面轮廓的形成。

. ~' W8 D* R& H( k% X

（2）按粗、精加工和所选刀具划分工序编程，粗加工程序 N00040～N00200，去除大部分加工余量；精加工程序N00210～N00280，提高表面质量，由T01刀（外圆右偏刀，副偏角15?）完成；车锥面和切断程序N00300～N00340，由T02刀（切断刀，刀宽4mm）完成。考虑切断刀的实际工作刀尖，编程时应考虑刀宽的影响，见实例编程中的N00300、N00320等程序。

（3）在编程中不能直接使用G00程序使刀具直达工件表面，刀具与工件表面在零接触下也不允许使用 G00程序移动，而应采用G01程序，见实例编程中的N00140、N00220、N00270、N00310等程序。这样可有效避免刀具与工件接触可能产生的碰撞，避免造成刀具划伤工件表面或刀具磨损。

（4）准确对刀，数控编程是以刀尖点为参考沿零件轮廓的运动轨迹。实训加工前首先通过正确对刀，使刀尖坐标与工件原点坐标重合。只有这样，才能保证刀具按编程运行后获得正确的零件轮廓。

$ U& m. U, h, }# V3 `* L

（5）输入编程模拟仿真，仿真看到的是模拟刀尖按编程刻划出的轮廓轨迹。而在切削过程中切削刃对工件是否造成干涉，在仿真中很难反应出来。仿真轨迹正确，最后加工出的工件轮廓不一定就完整，也就是说仿真可检验编程是否正确，而不能把加工过程中的过切干涉现象全部反映出来。

4.实例编程

1 i" O- u% [1 B# o- w: B& `. }

锉刀手柄在“GTC2E”数控车床上进行加工的编程如下。

N00010  M03  S600

N00020  G00  X60  Z20

7 |9 C1 ~ Q9 Q

N00030  T1（外圆右偏刀，副偏角15?）

N00040  G00  X16  Z2

# U! F0 B4 j& r; B M8 T

N00050  G24  X36  W-10  F50

N00060  U-5

N00070  U-5

6 z% u) s, _3 b6 L

N00120  G00  X37  Z2

N00130  G22  L2

N00140  C00  U-31

% ?: B# W% Z3 ~/ N

N00150  G0l  W-2  F60

N00160  G03  U15.2  W-5.5   R8

+ y* H2 D3 T2 [1 l9 `7 \9 c

N00170  G03  U4.4   W-46.9  R85

N00180  G02  U2.4   W-17.6  R30

) r r1 K# y& ] U: G' V

N00185  G01  U4

* S% |- E! i, T4 f

N00190  G00  W72

N00200  G80

/ O$ L' B3 E. Y5 N7 x6 o/ x

N00210  G00  X0  S1000

N00220  G01  Z0  F40

+ Q/ F! Q' |3 |3 P

N00230  G03  X15.2  Z-5.5   R8

N00240  G03  X19.6  Z-52.4  R85

N00250  G02  X22    Z-70    R30

N00260  G01  Z-95

l% G V/ Q; q4 w) c9 k

N00270  G0l  X26

N00280  G00  X60  Z20  S500

; U- J4 ^; p, S3 T1 \

N00290  T2（切断刀，刀宽4mm）

3 C6 s$ v$ r4 E7 X1 K' P+ ]4 x

N00300  G00  X24  Z-84

N00310  GOl  X17  F30

N00320  G01  X16  Z-94

N00330  G01  X0

' }; q6 R5 A; O, u1 v

N00340  G00  X60  Z20

N00350  M05

. E3 }* W1 G+ g3 a

N00360  M02

" G' x$ V' O/ c) f, N, \' Z3 u

5.结语

8 M3 ]# c) c5 C& V, T3 N

综上所述，数控实训过程可归纳为以下几步：零件图分析→拟定工艺方案→编程并输入→对刀→仿真→加工零件。在首次实训中不要一味追求复杂轮廓的工件，幻想把所有的程序都用上，这样往往不易获得成功。而应选定几个有代表性表面的工件来练习，亦可在此基础上不断变换练习。通过实例实训，能够按零件图拟定工艺方案、选择刀具、编程并加工出实训工件，从而达到举一反三的目的，获得事半功倍的效果。