數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)中的工藝與編程

首鋼技師學(xué)院（北京 100041）劉冬如

數(shù)控技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，以其特有的高速度、高精度、高效率得到機(jī)械行業(yè)的廣泛應(yīng)用。我國現(xiàn)有技工多數(shù)缺乏對(duì)數(shù)控等現(xiàn)代技術(shù)的掌握，為適應(yīng)制造技術(shù)發(fā)展的需要，應(yīng)加速數(shù)控技術(shù)的培訓(xùn)、推廣和應(yīng)用。在帶數(shù)控加工專業(yè)學(xué)生一體化實(shí)習(xí)中，針對(duì)成形面加工課題，就工藝與編程的結(jié)合問題進(jìn)行分析討論。

1.實(shí)訓(xùn)條件

（1）實(shí)訓(xùn)設(shè)備：數(shù)控車床。

（2）程序系統(tǒng)：數(shù)控車床模擬系統(tǒng)。

（3）實(shí)訓(xùn)實(shí)例：銼刀手柄。

（4）實(shí)例坯料：φ26mm圓木。

（5）零件圖：銼刀手柄零件圖如附圖所示。

銼刀手柄零件圖

2.工藝方案擬定過程

（1）首先要熟讀圖樣，分析零件圖可知手柄輪廓是由一個(gè)圓錐臺(tái)、一個(gè)柱面和三個(gè)圓弧連接曲面組成。確定工件坐標(biāo)原點(diǎn)并計(jì)算出每個(gè)折點(diǎn)的坐標(biāo)以及曲線連接點(diǎn)的坐標(biāo)，見零件圖上所注。

（2）選擇刀具，主要考慮刀具結(jié)構(gòu)和尺寸能否與工件已加工部位發(fā)生干涉，在切削中切削點(diǎn)一但偏離刀尖，就有可能發(fā)生過切。對(duì)尺寸較小的曲線輪廓可考慮使用成形刀具。

手柄是由三段圓弧連接的非單一曲線輪廓，用外圓車刀車削應(yīng)考慮車刀主偏角和副偏角的選擇，主偏角的大小決定工件的形狀，而副偏角的選擇要考慮是否與已加工表面輪廓發(fā)生干涉。經(jīng)計(jì)算副偏角應(yīng)大于13.4°，故選用主偏角為90°、副偏角為15°的外圓右偏刀和切斷刀兩種刀具。

（3）按選擇的刀具劃分工序，以外圓右偏刀為主加工刀具，應(yīng)盡可能加工出可以加工的所有部位，然后換切斷刀車錐面和切斷，并考慮切斷刀的寬度。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空行程時(shí)間。

（4）還應(yīng)考慮按粗、精加工劃分工序，若采用整個(gè)輪廓循環(huán)程序，編程雖然簡單，但前幾個(gè)循環(huán)中的空程太多，不利于發(fā)揮數(shù)控加工的高效率。故對(duì)右端R 8mm球頭先用車錐法粗車、再同中部R 30mm凹弧處用循環(huán)程序粗車。粗加工切除大部分余量后，再將其表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。

（5）合理選擇切削用量，一般是在保證加工質(zhì)量和刀具壽命的前提下，充分發(fā)揮機(jī)床性能和刀具切削性能，使切削效率最高、加工成本最低。粗加工時(shí)，多選用低的切削速度，較大的背吃刀量和進(jìn)給量；精加工時(shí)，選用高的切削速度，較小的進(jìn)給量。

3.編程和實(shí)訓(xùn)中的考慮

（1）準(zhǔn)確對(duì)刀，數(shù)控編程是以刀尖點(diǎn)為參考沿零件輪廓的運(yùn)動(dòng)軌跡。實(shí)訓(xùn)加工前首先通過正確對(duì)刀，使刀尖坐標(biāo)與工件原點(diǎn)坐標(biāo)重合。只有這樣，才能保證刀具按編程運(yùn)行后獲得正確的零件輪廓。

（2）確定起刀點(diǎn)，加工某個(gè)部位編程時(shí)刀具的初始位置，見實(shí)例編程中的N00040、N00120、N00210、N00300等程序段。起刀點(diǎn)的正確與否直接影響編程和被加工表面輪廓的形成。

（3）在編程中不能直接使用G00程序使刀具直達(dá)工件表面，刀具與工件表面在零接觸下也不允許使用G00程序移動(dòng)，而應(yīng)采用G01程序，見實(shí)例編程中的N00150、N00220、N00270、N00310等程序段。這樣可有效避免刀具與工件接觸可能產(chǎn)生的碰撞，避免造成刀具劃傷工件表面或刀具磨損。

（4）依據(jù)工藝考慮進(jìn)行編程。按所選刀具劃分工序編程，T1刀執(zhí)行N00040～N00280程序段，T2刀執(zhí)行N00300～N00340程序段。按粗、精加工劃分工序編程，粗加工程序段為N00040～N00200，去除大部分加工余量；精加工程序段為N00210～N00270，提高表面質(zhì)量?？紤]切斷刀的實(shí)際工作刀尖，編程時(shí)應(yīng)考慮刀寬的影響，見實(shí)例編程中的N00300、N00320等程序段。

（5）輸入編程模擬仿真，仿真看到的是模擬刀尖按編程刻劃出的輪廓軌跡。而在切削過程中切削刃對(duì)工件是否造成干涉，在仿真中很難反應(yīng)出來。仿真軌跡正確，最后加工出的工件輪廓不一定就完整，也就是說仿真可檢驗(yàn)編程是否正確，而不能把加工過程中的過切現(xiàn)象全部反映出來。

4.實(shí)例編程

銼刀手柄在數(shù)控車床上進(jìn)行加工的編程如下：

O0001；

N00010 M03 S600 ；

N00020 G00 X60 Z20 ；

N00030 T1； (外圓右偏刀，副偏角15°)

N00040 G00 X16 Z2；

N00050 G24 X36 W-10 F50 ；

N00060 U-5 ；

N00070 U-5 ；

N00120 G00 X37 Z2

N00130 G22 L2 ；

N00140 G00 U-31；

N00150 G01 W-2 F60 ；

N00160 G03 U15.2 W-5.5 R8 ；

N00170 G03 U4.4 W-46.9 R85；

N00180 G02 U2.4 W-17.6 R30；

N00185 G01 U4；

N00190 G00 W72 ；

N00200 G80；

N00210 G00 X0 S1000；

N00220 G01 Z0 F40 ；

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；

N00270 G01 X26；

N00280 G00 X60 Z20 S500；

N00290 T2； (切斷刀，刀寬4mm)

N00300 G00 X24 Z-84；

N00310 G01 X17 F30；

N00320 G01 X16 Z-94；

N00330 G01 X0；

N00340 G00 X60 Z20；

N00350 M05 ；

N00360 M30；