数控技术的工艺与编程通过实训实例分析

swdt2008

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
（1）实圳设备：“GTC2E”数控车床。
; I) Z: ]/ e" h& G& [+ P% l+ F  ~（2）程序系统：“SANYING”数控车床模拟系统。
  ]& Q: w1 W$ T/ z; n0 U（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。
/ Q) N2 g3 A0 {5 x
6 v: b9 I  t/ ]9 ?( ^, {2.工艺方案拟定过程
- ?) O( [4 i2 `* X9 r（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。
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。
, [) Q6 i6 W& x# }+ v, m0 P8 l6 M（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。
' C6 B! S" Y8 b6 Z1 T（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。
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数控车床
& V$ @) t3 \- j! o% Q3.编程和实训中的考虑
( B. k% n4 F! Z! \# Y: ]4 E7 u（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。
) u) f/ w8 W( p+ ^（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。
+ k% S) ?7 ?& x+ j# V（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
. ?5 q" \2 @& \- t0 Q. ~) P4 X  U3 M; e锉刀手柄在“GTC2E”数控车床上进行加工的编程如下。
0 h9 T3 x) {- x( V) iN00010  M03  S600
N00020  G00  X60  Z20
N00030  T1（外圆右偏刀，副偏角15?）
N00040  G00  X16  Z2
N00050  G24  X36  W-10  F50
7 V8 _7 x3 N. vN00060  U-5
7 z: ^- s$ \$ T* v, WN00070  U-5
N00120  G00  X37  Z2
N00130  G22  L2
N00140  C00  U-31
5 ]5 J  h) \$ }: tN00150  G0l  W-2  F60
! ]7 y$ Z, M1 O8 r* K! VN00160  G03  U15.2  W-5.5   R8
N00170  G03  U4.4   W-46.9  R85
6 J8 H- b  f* j  ^+ x# bN00180  G02  U2.4   W-17.6  R30
N00185  G01  U4
" p* g0 N" q2 L/ f! ~4 \2 J3 iN00190  G00  W72
4 ^6 X; N# |$ K" w: yN00200  G80
: o) A  {8 d8 V* T3 n+ M2 cN00210  G00  X0  S1000
/ E5 h  Y( b, {8 d1 _* m. mN00220  G01  Z0  F40
N00230  G03  X15.2  Z-5.5   R8
3 g, a4 B: Q' xN00240  G03  X19.6  Z-52.4  R85
9 }0 s7 j* d" g8 }% c) ]7 FN00250  G02  X22    Z-70    R30
2 N/ N5 ?" W9 y. K' P- BN00260  G01  Z-95
- x- A, d* m# }N00270  G0l  X26
4 R7 A, w( ^' `  y5 x- yN00280  G00  X60  Z20  S500
N00290  T2（切断刀，刀宽4mm）
N00300  G00  X24  Z-84
% J# P' x( x7 h2 W0 p) DN00310  GOl  X17  F30
$ b# u6 v$ j" `: C' QN00320  G01  X16  Z-94
N00330  G01  X0
N00340  G00  X60  Z20
8 N( q4 |9 s  ~N00350  M05
+ }; X2 V, j5 e& IN00360  M02
+ _# B* g6 a: f) I( @5.结语
( I7 s' {! |  S; f9 k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。
0 T( T7 ]; J7 O7 j& e文章关键词：