淺談數(shù)控車床加工程序的編制

1、題目：淺談數(shù)控車床加工程序的編制摘 要近年來(lái)，新刀具材料的研制技術(shù)和刀具的制造技術(shù)有了很大的發(fā)展，本文結(jié)合相應(yīng)實(shí)例闡述數(shù)控刀具的發(fā)展史機(jī)夾轉(zhuǎn)位刀具、U鉆、硬質(zhì)合金鉆尖、組合雙刃鏜刀、群鉆、波形刃銑刀、還有一些設(shè)計(jì)新型的斷屑槽、采用內(nèi)冷卻等，刀具的改進(jìn)大大促進(jìn)科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)的發(fā)展，使機(jī)械行業(yè)有著很大的躍進(jìn)。前 言刀具在機(jī)械制造中占有極其重要的地位，是金屬切削過(guò)程中矛盾的重要方面。一方面，由于刀具的改進(jìn)和發(fā)展，促進(jìn)了生產(chǎn)的提高機(jī)床機(jī)構(gòu)及加工工藝的改革；另一方面，隨著科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)的發(fā)展，又對(duì)刀具的材料及結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，以適應(yīng)加工的需要。因此，研究開發(fā)新型刀具材料，設(shè)計(jì)革新和發(fā)展刀具的結(jié)構(gòu)與制

2、造方法以及合理使用刀具，已成為切削加工中的主要任務(wù)?？傊?， 隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，量化生產(chǎn)線的形成，要求大面積推廣先進(jìn)刀具，普遍的提高對(duì)刀具的耐用度、穩(wěn)定性、易調(diào)試、材料節(jié)約等要求有利于提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)效率，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。目 錄摘要 （1）前言 （1）第一章 機(jī)械加工常用刀具的發(fā)展史 第二章 舊式數(shù)控加工常用刀具 第三章 數(shù)控加工常用刀具的改進(jìn) 第一節(jié) 概 述第二節(jié) 幾種機(jī)床刀具的改進(jìn)第四章 實(shí)例分析結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)淺談數(shù)控車床加工程序的編制在數(shù)控車削加工中，程序貫穿零件的整個(gè)加工過(guò)程。在數(shù)控車床上

3、加工零件，首先需要根據(jù)零件圖樣進(jìn)行分析零件的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)等內(nèi)容，用規(guī)定的數(shù)控代碼和程序格式編制出合適的數(shù)控加工程序，這個(gè)過(guò)程就稱為數(shù)控編程。數(shù)控編程可分為手工編程和計(jì)算機(jī)輔助編程兩大類。本文我主要談一下手工編程過(guò)程中的一些問題。由于水平有限，如有不當(dāng)之處，還請(qǐng)老師批評(píng)指正，提出寶貴意見。手工編程有兩大短原則：一是零件的加工程序盡可能短，即盡可能的使用簡(jiǎn)化編程指令編制程序。一般來(lái)說(shuō)，程序越簡(jiǎn)短編程人員出錯(cuò)的概率也就越低。二是零件的加工路線要盡可能短，這主要包括兩個(gè)方面；切削用量的合理選擇和程序中空走刀路線的選擇。合理的加工路線對(duì)提高零件的生產(chǎn)效率有非常重要的作用。由于每個(gè)人的加工方法不同，

4、選擇的加工路線不同，編制加工程序也各不相同，但最終的目的是為了提高數(shù)控車床的生產(chǎn)效率，提高零件的加工質(zhì)量和精度，因此對(duì)于選擇最合理的加工路線顯得尤為重要。本文將從確定走刀路線、選擇合適的G命令等細(xì)節(jié)出發(fā),分析在數(shù)控車削中程序的編制方法。 一、分析零件圖樣 分析零件圖樣是工藝準(zhǔn)備中的首要工作，直接影響零件的編制及加工結(jié)果。主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容： 分析加工輪廓的幾何條件：主要目的是針對(duì)圖樣上不清楚尺寸及封閉的尺寸鏈進(jìn)行處理，同時(shí)根據(jù)零件圖樣上尺寸及工藝路線的要求，在規(guī)定的坐標(biāo)系內(nèi)計(jì)算零件輪廓和道具運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)值（諸如幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心等） 分析零件圖樣上的尺寸公差要求，以確定控制其

5、尺寸精度的加工工藝，如刀具的選擇及切削用量的確定等。 分析形狀和位置公差要求：對(duì)于數(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；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)行編程前要考慮選擇合理的加工設(shè)備或考慮進(jìn)行技術(shù)處理的有關(guān)方案，已達(dá)刀形狀和位置公差要求。 分析零件的表面粗糙度要求，材料與熱處理要求，毛坯的要求，件數(shù)的要求也是對(duì)工序安排及走刀路線的確定等都是不可忽視的參數(shù)。 二、合理確定走刀路線，并使其最短 確定走刀路線的工作是加工程序編

6、制的重點(diǎn)，由于精加工切削程序走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(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對(duì)刀點(diǎn)開始運(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。使走刀路線最短可以簡(jiǎn)化程序指令，減少程序的出錯(cuò)概率，可以節(jié)省整個(gè)加工過(guò)程的執(zhí)行時(shí)間，提高加工效率，還能減少一些不必要的刀具消耗及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動(dòng)部件的磨損。下圖1所示為三種車錐方法，用矩形循環(huán)命令進(jìn)行加工，來(lái)分析一下走刀路線合理確定。圖1a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相尺寸按一定比例增加，與普車加工錐體

7、方法相同，使初學(xué)者易懂。Z向尺寸的計(jì)算方法是按公式C=D-dL得出。若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1b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1c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

8、一刀車刀沿錐體斜面進(jìn)行走刀，這種加工方法要先做1：1比例圖，否則易車廢工件，由于是臺(tái)階狀，所以余量不均勻，影響錐面加工質(zhì)量。顯然，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)中常用此法進(jìn)行加工。三、合理調(diào)用G命令使程序段最少按照每個(gè)單獨(dú)的幾何要素(即直線、斜線和圓弧等)分別編制出相應(yīng)的加工程序，其構(gòu)成加工程序的各條程序即程序段。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。G代碼的使用首先要正確的區(qū)分G00與G01，G02與G03，G41與G42等基本指令的使用。由于數(shù)控車床裝置普遍具有直線和圓弧插

9、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。如加工上圖1的零件，如果毛坯均為棒料，可以用直線插補(bǔ)命令G01進(jìn)行編程，也可以用矩形循環(huán)命令G90進(jìn)行編程，還可以用復(fù)合循環(huán)命令G71進(jìn)行編程，都可以加工該工件。如下圖2所示，圖2a為用G01命令確定的走刀路線，與圖2b用G90命令確定路線相同，但用G01時(shí)編程復(fù)雜，程序段較多，常用于精加工程序中。圖2c為用G71式加工路線,首先走矩形循環(huán)進(jìn)給路線，最后兩刀走輪廓的得等距線和最終輪廓線，走刀路線不是很長(zhǎng)，且切削量

10、相同，切削力均勻，與G70命令合用還可以使程序編制簡(jiǎn)單，編程時(shí)常用。如果使用的數(shù)控車床沒有此命令，應(yīng)該首先選用G90矩行循環(huán)命令進(jìn)行編程。所以在編程中要靈活應(yīng)用，選用合理的G命令進(jìn)行程序編制。對(duì)于非曲線軌跡的加工，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?。?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、合理安排“回零”路線在編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時(shí)，為使其計(jì)算過(guò)程盡量簡(jiǎn)化，既不易出錯(cuò)，又便于校核，編程者有時(shí)將每

11、一刀加工完后的刀具終點(diǎn)通過(guò)執(zhí)行“回零”指令（即返回對(duì)刀點(diǎn)），使其全返回對(duì)刀點(diǎn)位置，然后在執(zhí)行后續(xù)程序。這樣會(huì)增加走刀距離，降低生產(chǎn)效率。因此，在合理安排“回零”路線時(shí)，應(yīng)使其前一刀終點(diǎn)與后一刀起點(diǎn)間的距離盡量減短，或者為零，即滿足走刀路線最短的要求。五、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)，包括切削深度、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度。它們的選擇與普車所要求的基本對(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，這對(duì)

12、操作者來(lái)說(shuō)應(yīng)該具有一定的實(shí)際生產(chǎn)加工經(jīng)驗(yàn)。六、編程中細(xì)節(jié)問題處理1、注意G04的合理使用G04為暫停指令，其作用是刀具在一個(gè)指令的時(shí)間內(nèi)暫停止加工。該指令由于不做實(shí)際的切削運(yùn)動(dòng)，常常被忽略。但它在對(duì)于保證加工精度及在切槽、鉆孔改變運(yùn)動(dòng)等方面都有很好的好處，常用于以下幾種情況：（1）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G04命令。 （2）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G04命令。 （3）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 G04命令。 （4）利用G04進(jìn)行斷削處理，根據(jù)粗加工的切削要求，可對(duì)以連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分段加工安排，每相鄰加工段中間用G04指令

13、將其隔開。加工時(shí)，刀具每進(jìn)給一段后，即安排所設(shè)定較短的延時(shí)時(shí)間（0.5秒）實(shí)施暫停，緊接著在進(jìn)給一段，直至加工結(jié)束。其分段數(shù)的多少，視斷削要求而定，當(dāng)斷削不夠理想時(shí)，要增加分段數(shù)。2、G41(G42)刀尖圓弧半徑左（右）補(bǔ)償G40取消刀尖圓弧半徑補(bǔ)償相關(guān)知識(shí)：任何一把尖形車刀都會(huì)帶有一定的刀尖圓弧，刀尖帶有不大的圓弧能有效提高刀具使用壽命和降低加工表面的粗糙度。但是刀尖圓弧的存在也造成了一定的負(fù)面影響，編制數(shù)控車車床加工程序時(shí)，通常都將尖形車刀的刀尖看作一個(gè)點(diǎn)，在加工錐度和圓弧時(shí)，就會(huì)帶來(lái)工件的幾何形狀誤差。在加工零件時(shí)，在已知刀尖圓弧半徑的情況下（刀尖圓弧可通過(guò)估算或?qū)Φ秲x測(cè)量獲得），將刀尖

14、圓弧半徑值輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，通過(guò)半徑補(bǔ)償指令，可以對(duì)加工誤差進(jìn)行補(bǔ)償。這樣，采取刀尖圓弧半徑補(bǔ)償后，刀具的刀位點(diǎn)為刀尖圓弧的圓心。沿刀具的運(yùn)動(dòng)方向看，刀具在工件的左側(cè)使用G41（刀尖圓弧半徑左補(bǔ)償）指令，在工件的右側(cè)則使用G42（刀尖圓弧半徑右補(bǔ)償）指令。3、粗精加工分開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。4、多重復(fù)合固定循環(huán)指令的應(yīng)用 FANU

15、C系統(tǒng)提供多種多重復(fù)合固定循環(huán)指令，主要用于粗/精車外形、內(nèi)孔、鉆孔、切槽、螺紋等加工，可以大大簡(jiǎn)化程序。G71、G72和G73主要用于毛坯的粗車，G70用于精車，G74和G75用于切槽和鉆孔，G76用于螺紋加工循環(huán)。5、編程時(shí)常取零件要求尺寸的中值作為編程尺寸依據(jù)。如果遇到比機(jī)床所規(guī)定的最小編程單位還要小的數(shù)值時(shí)，應(yīng)盡量向其最大實(shí)體尺寸靠攏并圓整。如圖紙尺寸為Ø 80+00、026則編程時(shí)寫X80.013。6、編程時(shí)盡量符合各點(diǎn)重合的原則。也就是說(shuō)，編程的原點(diǎn)要和設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)、對(duì)刀點(diǎn)的位置盡量重合起來(lái)，減少由于基準(zhǔn)不重合所帶來(lái)的加工誤差。在很多情況下，若圖樣上的尺寸基準(zhǔn)與編程所需要的

16、尺寸基準(zhǔn)不一致，故應(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。7、巧利用切斷刀倒角。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，可巧利用切斷刀同時(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、先進(jìn)后遠(yuǎn)、先內(nèi)后外、程序段最少、走刀路線最短，這就要求我們?cè)诰幊虝r(shí)，特別注意理論聯(lián)系實(shí)際，并在大量的實(shí)踐中，對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證或修正，做到使編制的程序最簡(jiǎn)潔最

17、實(shí)用。下面用例題簡(jiǎn)單的分析一下 根據(jù)數(shù)控車床編程總原則：先粗后精、先進(jìn)后遠(yuǎn)、先內(nèi)后外、程序段最少、走刀路線最短的原則。經(jīng)過(guò)圖樣分析、路線分析以及切削用量的選擇來(lái)進(jìn)行編制這個(gè)程序。程序示例：O0001：T0101； 加工圓弧端M3S500； 外圓刀，35度菱形刀片GOX42.Z5.；G73U5W0R5； 凹形件加工，X軸單向進(jìn)刀G73P10Q11U0.5WOF0.2； N10G0X30。S800；G1Z0.F0.1；X31.；G3X37.988Z-3.5R3.5； G1Z-20.；G2X37.988Z-35.R10.；G1Z-40.；G70P10Q11；G28X100.Z100.；T0202；

18、盲孔鏜刀G00X16.Z3.S500；G71U1R0.5； 內(nèi)孔加工G71P20Q21U-0.5W0F0.1；N20G0X31.0S700；G1Z0.F0.1；G2X24.01Z-3.5R3.5；G1Z-30.；N21X18.；G70P20Q21G28X100.Z100.；M5； M30； （掉頭裝夾，校正同軸度并保證總長(zhǎng)尺寸，手動(dòng)對(duì)刀時(shí)已加工端面）O0002； 加工螺紋端T0202； 內(nèi)孔鏜刀G0X16.Z3.；G71U1。5R0.5；G71P10Q11U-0.4W0.1F0.12；N10G0X17S700；G1Z0F0.1；X26.；X22.01Z-0.2；Z-30.；N11X18.；G70P10Q11；G28U0W0；T0101； 外圓車刀M3S500；G0X40.Z5.；G71U1.R0.5； 外圓加工G71P20Q21U0.5W0.15F0.2；N20GOX18.S800；G1Z0.F0.1；X30.；X32.Z-10.；X35.4Z-12.；N21Z-40.；G70P20Q21G28X100.Z100.；T0303； 外溝槽刀M3S300；G0X37.Z-38.S300； 溝槽加工G1X3