數(shù)控車床加工編程典型實(shí)例分析

1、目錄 NC機(jī)床的構(gòu)成及基本工作原理 數(shù)控機(jī)床的適用范圍 數(shù)控機(jī)床的適用范圍 （一）定位基準(zhǔn)的選擇 （二）合理選擇進(jìn)給路線 （三）準(zhǔn)確掌握各種循環(huán)切削指令的加工特點(diǎn)及其對(duì)工件加工精度所產(chǎn)生的影響，并進(jìn)行合 理選用。 四例題分析加工下圖所示零件 （ 1）定位基準(zhǔn)的選擇 （2）裝夾方法和對(duì)刀點(diǎn)的選擇 （3）確定加工路線 （4）選擇刀具 （5）切削用量的選擇 五編寫加工程序 六 程序校檢 數(shù)控車床加工編程典型實(shí)例分析 數(shù)控機(jī)床是一種用數(shù)字和符號(hào)構(gòu)成的數(shù)值信息控制的自動(dòng)化機(jī)床，簡(jiǎn)稱NC機(jī)床（Numerical Control Machine Tools） 。數(shù)控機(jī)床是一個(gè)裝有數(shù)字式程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該

2、數(shù)控系統(tǒng)能 夠邏輯的處理好嗎或其他符號(hào)編碼指令所規(guī)定的程序， 這種程序控制系統(tǒng) （即數(shù)控系統(tǒng)） 能 自動(dòng)的閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字指令， 并將其譯碼和數(shù)據(jù)局進(jìn)行處理， 從而使機(jī)床完 成規(guī)定的動(dòng)作。該指令是以數(shù)碼和文字嗎的形式記錄在控制介質(zhì)（如程序紙帶上），控制介 質(zhì)上的信息代碼輸入數(shù)控裝置后， 經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出一系列的數(shù)字控制指令現(xiàn)對(duì)機(jī) 床的自動(dòng)控制。他是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 一. NC機(jī)床的構(gòu)成及基本工作原理 數(shù)控編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。 手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、 數(shù)據(jù)計(jì) 算、編寫程序單、 輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要有人工完成的編程過程。 它適用于

3、點(diǎn)位 加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工， 以及計(jì)算較簡(jiǎn)單， 程序段不多， 編程易于實(shí)現(xiàn)的場(chǎng) 合等。但對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件（尤其是空間曲面組成的零件） ，以及幾何元素不復(fù)雜但 需編制程序量很大的零件，由于編程時(shí)計(jì)算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯(cuò)，程 序校驗(yàn)也較困難， 用手工編程難以完成， 因此要采用自動(dòng)編程。 所謂自動(dòng)編程即程序編制工 作的大部分或全部有計(jì)算機(jī)完成， 可以有效解決復(fù)雜零件的加工問題， 也是數(shù)控編程未來的 發(fā)展趨勢(shì)。 同時(shí)， 也要看到手工編程是自動(dòng)編程的基礎(chǔ)， 自動(dòng)編程中許多核心經(jīng)驗(yàn)都來源于 手工編程，二者相輔相成。 二. 數(shù)控機(jī)床的適用范圍 現(xiàn)代大工業(yè)生產(chǎn)中已廣泛采用

4、剛性自動(dòng)化裝置，如汽車工業(yè)中大量采用的組合機(jī)床自動(dòng)線。 這類專用化的自動(dòng)機(jī)床、 自動(dòng)化生產(chǎn)線及自動(dòng)車間等所謂 “剛性制造系統(tǒng)” 適用于大批量零 件的生產(chǎn)。其生產(chǎn)效率高， 經(jīng)濟(jì)效益好。 但是，這種剛性制造系統(tǒng)很難改變已定的加工對(duì)象， 適應(yīng)產(chǎn)品變化的范圍很小。 數(shù)控機(jī)床是一種可編程的通用加工設(shè)備， 但是因設(shè)備投資費(fèi)用較高， 還不能由數(shù)控機(jī)床完全 替代其他類型的設(shè)備， 因此， 數(shù)控機(jī)床的選用有其一定的適用范圍。 數(shù)控機(jī)床最適宜加工結(jié) 構(gòu)比較復(fù)雜、 精度要求較高的零件， 以及產(chǎn)品更新頻繁、 生產(chǎn)周期要求短的多品種小批量零 件的生產(chǎn)。 三. 總結(jié)編程技巧 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性

5、能、精度、效率和品種的要求越來越 高，單件與中小批量產(chǎn)品的比重越來越大。 傳統(tǒng)的通用、 專用機(jī)床和工藝裝備已經(jīng)不能很好 地適應(yīng)高質(zhì)量、 高效率、 多樣化加工的要求。 而數(shù)控機(jī)床作為電子信息技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械加工 技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，集現(xiàn)代精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)、通信、液壓氣動(dòng)、光電等多學(xué)科技術(shù)為一體， 有效地解決了復(fù)雜、精密、小批多變的零件加工問題，能滿足高質(zhì)量、高效益和多品種、小 批量的柔性生產(chǎn)方式的要求， 適應(yīng)各種機(jī)械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的需要， 代表著當(dāng)今機(jī)械加工 技術(shù)的趨勢(shì)與潮流。 其中數(shù)控車床由于具有高效率、 高精度和高柔性的特點(diǎn)， 在機(jī)械制造業(yè) 中得到日益廣泛的應(yīng)用， 成為目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之

6、一。 但是， 要充分發(fā)揮數(shù)控車床 的作用，關(guān)鍵是編程，即根據(jù)不同的零件的特點(diǎn)和精度要求，編制合理、高效的加工程序。 常用的數(shù)控編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、 數(shù)據(jù)計(jì)算、 編寫程序單、 輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要由人工完成的編程過程。 它適用 于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工， 以及計(jì)算較簡(jiǎn)單， 程序段不多， 編程易于實(shí) 現(xiàn)的場(chǎng)合等。對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件，以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件， 用手工編程難以完成， 因此要采用自動(dòng)編程。 下面我就以FANUCO-TD系統(tǒng)為例，就數(shù)控車床 零件加工中的手工編程技巧問題進(jìn)行一些講述 （一）定

7、位基準(zhǔn)的選擇 在數(shù)控車削編程時(shí)， 首先要選擇工件上的一點(diǎn)作為數(shù)控程序原點(diǎn)， 并以此為原點(diǎn)建立一個(gè)工 件坐標(biāo)系。 工件坐標(biāo)系的合理確定， 對(duì)數(shù)控編程及加工時(shí)的工件找正都很重要。 程序原點(diǎn)的 選擇要盡量滿足程序編制簡(jiǎn)單， 尺寸換算少， 引起的加工誤差小等條件。 為了提高零件加工 精度， 方便計(jì)算和編程， 我們通常將程序原點(diǎn)設(shè)定在工件軸線與工件前端面、后端面、 卡爪 前端面的交點(diǎn)上，盡量使編程基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)、裝配基準(zhǔn)重合。 （二）合理選擇進(jìn)給路線 進(jìn)給路線是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡， 即刀具從對(duì)刀點(diǎn)開始進(jìn)給運(yùn)動(dòng)起， 直到結(jié)束 加工程序后退刀返回該點(diǎn)及所經(jīng)過的路徑， 是編寫程序的重要依據(jù)之一。 合理

8、地選擇進(jìn)給路 線對(duì)于數(shù)控加工是很重要的。應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： 盡量縮短進(jìn)給路線，減少空走刀行程，提高生產(chǎn)效率。 巧用起刀點(diǎn)。如在循環(huán)加工中， 根據(jù)工件的實(shí)際加工情況，將起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)分離，在確保 安全和滿足換刀需要的前提條件下， 使起刀點(diǎn)盡量靠近工件， 減少空走刀行程， 縮短進(jìn)給路 線，節(jié)省在加工過程中的執(zhí)行時(shí)間。 在編制復(fù)雜輪廓的加工程序時(shí)， 通過合理安排 “回零”路線， 使前一刀的終點(diǎn)與后一刀的起 點(diǎn)間的距離盡量短，或者為零，以縮短進(jìn)給路線，提高生產(chǎn)效率。 粗加工或半精加工時(shí)， 毛坯余量較大， 應(yīng)采用合適的循環(huán)加工方式， 在兼顧被加工零件的剛 性及加工工藝性等要求下，采取最短的切削進(jìn)給路線

9、，減少空行程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降 低刀具磨損。 保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求。 合理選取起刀點(diǎn)、切入點(diǎn)和切入方式，保證切入過程平穩(wěn)，沒有沖擊。為保證工件輪廓表面 加工后的粗糙度要求， 精加工時(shí)， 最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀連續(xù)加工出來。認(rèn)真考慮 刀具的切入和切出路線， 盡量減少在輪廓處停刀， 以避免切削力突然變化造成彈性變形而留 下刀痕。 一般應(yīng)沿著零件表面的切向切入和切出， 盡量避免沿工件輪廓垂直方向進(jìn)、 退刀而 劃傷工件。 選擇工件在加工后變形較小的路線。 對(duì)細(xì)長(zhǎng)零件或薄板零件， 應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后 尺寸， 或采取對(duì)稱去余量法安排進(jìn)給路線。 在確定軸向移動(dòng)尺寸時(shí)， 應(yīng)考

10、慮刀具的引入長(zhǎng)度 和超越長(zhǎng)度。 對(duì)特殊零件采用“先精后粗”的加工工序。在某些特殊情況下，加工工序不按“先近后遠(yuǎn)” 、 “先粗后精”原則考慮，而作“先精后粗”的特殊處理，反而能更好地保證工件的尺寸公差 要求。 保證加工過程的安全性 要避免刀具與非加工面的干涉， 并避免刀具與工件相撞。 如工件中遇槽需要加工， 在編程時(shí) 要注意進(jìn)退刀點(diǎn)應(yīng)與槽方向垂直，進(jìn)刀速度不能用“G0速度?！?G0指令在退刀時(shí)盡量避 免“ X、Z”同時(shí)移動(dòng)使用。 有利于簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算，減少程序段數(shù)目和編制程序工作量 在實(shí)際的生產(chǎn)操作中， 經(jīng)常會(huì)碰到某一固定的加工操作重復(fù)出現(xiàn)， 可以把這部分操作編寫成 子程序，事先存入到存儲(chǔ)器中，根

11、據(jù)需要隨時(shí)調(diào)用，使程序編寫變得簡(jiǎn)單、快捷。對(duì)那些圖 形一樣、 尺寸不同或工藝路徑一樣、 只是位置數(shù)據(jù)不同的系列零件的編程， 可以采用宏指令 編程，減少乃至免除編程時(shí)進(jìn)行煩瑣的數(shù)值計(jì)算，精簡(jiǎn)程序量。 (三) 準(zhǔn)確掌握各種循環(huán)切削指令的加工特點(diǎn)及其對(duì)工件加工精度所產(chǎn)生的影響，并進(jìn)行合 理選用。 在FANUCO-TD數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控車床有十多種切削循環(huán)加工指令，每一種指令都有各自的加 工特點(diǎn)， 工件加工后的加工精度也有所不同， 各自的編程方法也不同， 我們?cè)谶x擇的時(shí)候要 仔細(xì)分析，合理選用，爭(zhēng)取加工出精度高的零件。如螺紋切削循環(huán)加工就有兩種加工指令： G92直進(jìn)式切削和G76斜進(jìn)式切削。由于切削刀具

12、進(jìn)刀方式的不同，使這兩種加工方法有所 區(qū)別，各自的編程方法也不同，造成加工誤差也不同 , 工件加工后螺紋段的加工精度也有所 不同。G92螺紋切削循環(huán)采用直進(jìn)式進(jìn)刀方式進(jìn)行螺紋切削。螺紋中徑誤差較大。但牙形精 度較高，一般多用于小螺距高精度螺紋的加工。加工程序較長(zhǎng)，在加工中要經(jīng)常測(cè)量；G76 螺紋切削循環(huán)采用斜進(jìn)式進(jìn)刀方式進(jìn)行螺紋切削。 牙形精度較差。 但工藝性比較合理， 編程 效率較高。此加工方法一般適用于大螺距低精度螺紋的加工。 在螺紋精度要求不高的情況下， 此加工方法更為簡(jiǎn)捷方便。 所以， 我們要掌握各自的加工特點(diǎn)及適用范圍， 并根據(jù)工件的加 工特點(diǎn)與工件要求的精度正確靈活地選用這些切削循

13、環(huán)指令。比如需加工高精度、 大螺距的 螺紋，則可采用G92、G76混用的辦法，即先用G76進(jìn)行螺紋粗加工，再用G92進(jìn)行精加工。 需要注意的是粗精加工時(shí)的起刀點(diǎn)要相同，以防止螺紋亂扣的產(chǎn)生。 四例題分析加工下圖所示零件 ( 1)定位基準(zhǔn)的選擇 確定坯面軸線和左端大端面為定位基準(zhǔn) (2) 裝夾方法和對(duì)刀點(diǎn)的選擇 采用三爪自定心卡盤自定心夾緊， 對(duì)刀點(diǎn)先選在工件的右端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)。 第二面選 選在工件的左端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)。 (3) 確定加工路線 按先主后次， 先精后粗的加工原則確定加工路線， 采用固定循環(huán)指令對(duì)外輪廓進(jìn)行粗加工， 再精加工， 然后車退刀槽，最后加工螺紋。然后夾右端， 采用

14、固定循環(huán)指令對(duì)外輪廓進(jìn)行粗 加工，精加工錐度及 R6圓弧. (4) 選擇刀具 零 件 名 稱 軸類件 平面凸臺(tái) 零 件 圖 號(hào) 序號(hào) 刀 具 號(hào) 刀具 加工表面 刀尖半徑 備注 規(guī)格名稱 材料 1 T1 90o外圓粗車刀 硬質(zhì)合金 外圓及端面 0.8 25X25 2 T2 35o外圓精車刀 硬質(zhì)合金 外圓及端面 0.4 25X25 3 T3 5mm切槽刀 硬質(zhì)合金 退刀槽 0.2 25X25 4 T4 60o螺紋刀 硬質(zhì)合金 車螺紋 0.2 25X25 （5）切削用量的選擇 1 背吃刀量粗車循環(huán)時(shí)，確定其背吃刀量為ap=3, 精車是為 ap=0.5. 2 車直線和圓弧輪廓時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 查表取的

15、粗車的切削速度為 vc=90m/min, 精車 的切削速度為 vc=120m/min, 根據(jù)坯件直徑計(jì)算轉(zhuǎn)速 粗車： n=600/min; 精車主軸轉(zhuǎn)速為 n=1200/min 3 車螺紋和切槽為 每分鐘 400 轉(zhuǎn)。 （6）所選刀具及加工表面如下表 , 平面凸臺(tái)數(shù)控加工刀具卡 （工廠） 數(shù)控加工工序卡 產(chǎn)品名稱 或代號(hào) 零件 名稱 材料 零件 圖號(hào) 軸 45 工序號(hào) 程序 編號(hào) 夾具 名稱 夾具編號(hào) 使用 設(shè)備 車間 -r rh 口. 工步號(hào) 工部 內(nèi)容 刀具規(guī) 格 主軸 R.min 轉(zhuǎn)速 進(jìn) 給量 Mm.r 背吃 Mm 刀量 備 注 0.5m m余量 1 粗車右端各外圓及圓錐表面留 25X

16、25 800 0.3 2.5 2 精車各外圓及圓錐表面成品 25X25 1200 0.1 0.5 3 切 5。2。5 空刀成品 25X25 500 0.1 5 4 車螺紋成品 25X25 500 2 0.3 5 0.5mm 調(diào)頭粗車圓錐及R6圓弧表面留 25X25 800 0.3 2.5 6 調(diào)頭精車圓錐及 R6圓弧表面留0.5mm 25X25 1200 0.1 0.5 編制 審核 批準(zhǔn) 共一頁 第一頁 五編寫加工程序 夾左端 （換刀點(diǎn)） （掉外圓粗車刀） 調(diào)用坯料切削循環(huán)粗加工） 子程序開始） N10G28 U0 N20 T0101 M3 S800 N30G0 X45 Z2 N40G71 U

17、2 R1 N50G71 P1 Q2 U0.5 W0.1 F0.3 S800 N1G0 X0 G1 Z0 G3 X16 -8 R8 G1 Z-15 G1 X26 G1 X29.85 Z-17 G1 Z-35 G1 X33 G1 X35 Z-36 G1 Z-49.838 R14 N2 G1 X42 Z-47 N60 G0 X150 Z100 N70 G28 U0 N80 T0202 M3 S1800 N90 G0 X45 Z2 N100 G0 X0 N110 G1 Z0 N120 G3 X16 -8 R8 N130 G1 Z-15 N140 G1 X26 N150 G1 X29.85 Z-17 N

18、160 G1 Z-35 N170 G1 X33 N180 G1 X35 Z-36 N190 G1 Z-49.838 R14 N200 G1 X42 Z-47 N210 G1 X48 N220 G0 X150 Z150 N230 G28 U0 N240 T0303 M3 S500 N250 G0 X38 Z-35 N260 G1 X25 F0.1 N270 G1 X38 F2 N280 G0 X150 Z150 N290 G28 U0 N300 T0404 M3 S500 N310 G0 X33 Z-12 N320 G92 X29.5 Z-33 F2 N330 X29 N340 X28.7 N350 X28.4 N360 X28.2 N370 X28 N380 X27.8 N390 X27.7 N400 G0 X150 Z150 M30 包銅皮 夾 35 外圓 N10 G28 U0 N20 T0101 M3