本文采用伯特利数控机床为实际操作平台来取得数据

在数控车削中, 程序贯穿整个零件加工的全过程。不同的编程人员有不同的编程方法, 编制的加工程序也各不相同, 但最终的目的是为了完成零件的加工, 提高数控车床的生产效率。本文将从程序编制的合理性和加工效率等方面, 分析数控车削程序的编制方法。

一、 编程方法

(一)图纸分析

图纸分析是工艺准备中的首要工作, 直接影响零件加工程序的编制及加工结果。主要包括以下几项内容:

一是分析加工轮廓的几何条件。主要分析零件图中的主要几何形状和设计尺寸。

二是分析形状和位置公差要求。在数控切削加工中, 零件的形状和位置误差主要受机床机械运动副精度的影响。 在车削中, 如沿Z坐标轴运动的方向与其主轴轴线不平行时, 则无法保证圆柱度这一形状公差要求, 出现锥度现象; 又如沿X坐标轴运动的方向与其主轴轴线不垂直时, 则无法保证垂直度这一位置公差要求。因此, 进行编程前要考虑进行技术处理的有关方案。

三是分析零件图样上的尺寸公差要求, 确定控制其尺寸精度的加工工艺, 如刀具的选择及切削用量的确定等。

此外, 还要分析零件的表面粗糙度、 材料与热处理、 毛坯、 件数等各方面要求, 从而合理安排工序及走刀路线。

(二)确定合理的走刀路线

走刀路线的确定是加工程序编制的重点, 由于精加工切削程序走刀路线基本上都是沿零件轮廓形状进行的, 因此主要内容是确定粗加工及空行程的走刀路线。走刀路线泛指刀具从起刀点开始运动起, 直到返回该点并结束加工程序所经过的路径, 包括切削加工的路径及刀具引入、 切出等非切削空行程。下面以图1所示的三种车锥方法, 来分析走刀路线的合理确定。

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图1(a)为平行车锥法, 这种方法是每次进刀后, 车刀移动轨迹平行于锥体母线, 随着每次进刀吃刀, Z向尺寸按一定比例增加, 与普车加工锥体方法相同。Z向尺寸的计算方法是按公式C=D-d / L得出。若锥度C为1∶10, 含义是直径X上去除1毫米, 长度Z上增加10毫米。按该比例可以很简单的进行编程, 并且可以保证每一次车削的余量相同, 使切削均匀。 图1(b)为改变锥角车锥法, 是随着每一次X向进刀, 保持Z向尺寸为图纸尺寸, 每一刀都改变了锥角的大小, 只有刀是图纸要求的锥角大小。这种车锥法可以不必进行每次Z向尺寸的计算, 但在加工中由于Z向尺寸相同, 使加工路线较长, 同时切削余量不均匀, 影响工件的表面尺寸和粗糙度,一般适合于锥面较短, 余量不大的锥体中。 图1(c)为阶台加工锥体法, 这种加工法是每一次走刀轨迹平行于工件的轴线, 加工出许多小的阶台, 刀沿锥体斜面进行走刀, 这种加工方法计算复杂, 由于是台阶状, 余量不均匀, 影响锥面加工质量。

上述三种切削路线中, 如果起刀点相同, 则平行法车锥体路线, 生产中也常用此法进行加工。

(三)合理调用G命令按照每个单独的几何要素 (直线、 斜线和圆弧等)分别编制出相应的加工程序, 构成加工程序的各条命令的集合即程序段。在加工程序的编制工作中, 总是希望以最少的程序段数即可实现对零件的加工, 以使程序简洁, 减少出错的几率及提高编程工作的效率。

由于数控车床装置普遍具有直线和圆弧插补运算的功能, 除了非圆弧曲线外, 程序段数可以由构成零件的几何要素及由工艺路线确定的各条程序得到, 这时应考虑使程序段最少原则。 选择合理的G命令, 可以使程序段减少,但也要兼顾走刀路线最短。

对于非曲线轨迹 (下转第64页)(上接第57页)的加工, 所需主程序段数要在保证其加工精度的条件下, 进行计算后才能得知。这时, 一条非圆曲线应按逼近原理划分成若干个主

程序段(大多为直线或圆弧) , 当能满足其精度要求时, 所划分的若干个主程序的段数应为最少。这样, 不但可以大大减少计算的工作量, 而且还能减少输入的时间及内存容量的占有数。

(四)合理选择切削用量

数控车削中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动大小的重要参数, 包括背吃刀量、 主轴转速、 进给速度。它们的选择与普通车床所要求的基本对应一致, 但数控车床加工的零件往往较复杂, 切削用量按一定的原则初定后, 还应结合零件实际加工情况随时进行调整, 调整方法是利用数控车床的操作面板上各种倍率开关, 随时进行调整, 来实现切削用量的合理配置, 这要求操作者应具有一定的实际生产加工经验。

二、 细节问题处理

一是注意G4的合理使用。G4为暂停指令, 其作用是刀具在一个指令的时间内暂时停止加工。该指令由于不做实际的切削运动, 常常被忽略。但它在保证加工精度及在切槽、 钻孔改变运动等方面具有很大的作用, 常用于以下几种情况: 切槽、 钻孔时为了保证槽底、 孔底的的尺寸及粗糙度应设置G4命令;当运行方向改变较大时, 应在该改变运行方向指令间设置G4命令;当运行速度变化很大时应在其运行指令改变时设置G4命令。

二是粗精加工分开编程。为了提高零件的精度并保证生产效率, 车削工件轮廓的刀, 通常由精车刀来连续加工完成, 因此, 粗精加工应分开编程, 并且刀具的进、 退位置要考虑妥当, 尽量不要在连续的轮廓中切入切出或换刀及停顿, 以免因切削力的突然变化而造成弹性变形, 致使光滑连接的轮廓上产生划伤、 形状突变或滞留刀痕等疵病。

三是当零件尺寸上下不对称时,编程时常取零件要求尺寸的中值作为编程尺寸依据。

四是编程时尽量符合基准重合原则。编程的原点要和设计的基准、对刀点的位置尽量重合, 减少由于基准不重合所带来的加工误差。若图样上的尺寸基准与编程所需要的尺寸基准不一致, 应首先将图样上的各个基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。当需要掌握控制某些重要尺寸的允许变动量时, 还要通过尺寸链解算才能得到, 然后才可进行下一步编程工作。

五是巧用切刀倒角。对切断面带一倒角的零件, 在批量车削加工中比较普遍, 为了便于切断并避免掉头倒角, 可利用切断刀同时完成车倒角和切断两个工序, 效果较好。同时切刀有两个刀尖, 在编程中要注意使用哪个刀尖及刀宽问题, 防止对刀加工时出错。

总之, 数控车床的编程总原则是先粗后精、 先近后远、 先内后外、 程序段最少、 走刀路线最短, 这就要求在编程时特别要注意理论联系实际, 在实践中对所学的知识进行验证或修正, 做到编制的程序。

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