數(shù)控車削典型球桿零件

潘秀云

摘 要 數(shù)控機床是一種技術(shù)密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設(shè)備，是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。隨著數(shù)控機床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對于懂得數(shù)控加工技術(shù)、能進行數(shù)控加工編程的技術(shù)人才的需求量將不斷增加。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。本文就數(shù)控車床零件加工中的程序編制問題進行探討。

關(guān)鍵詞 編程方法 編程步驟 工藝分析

一、編程方法

數(shù)控編程方法有手工編程和自動編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件的加工，以及計算較簡單，程序段不多，編程易于實現(xiàn)的場合等。但對于幾何形狀復雜的零件（尤其是空間曲面組成的零件），以及幾何元素不復雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時計算數(shù)值的工作相當繁瑣，工作量大，容易出錯，程序校驗也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動編程。所謂自動編程即程序編制工作的大部分或全部有計算機完成，可以有效解決復雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未來的發(fā)展趨勢。同時，也要看到手工編程是自動編程的基礎(chǔ)，自動編程中許多核心經(jīng)驗都來源于手工編程，二者相輔相成。

二、編程步驟

首先對零件圖紙分析，確定加工工藝過程，即確定零件的加工方法（如采用的工夾具、裝夾定位方法等），加工路線（如進給路線、對刀點、換刀點等）及工藝參數(shù)（如進給速度、主軸轉(zhuǎn)速、切削速度和切削深度等）。其次應進行數(shù)值計算。絕大部分數(shù)控系統(tǒng)都帶有刀補功能，只需計算輪廓相鄰幾何元素的交點（或切點）的坐標值，得出各幾何元素的起點終點和圓弧的圓心坐標值即可。最后，根據(jù)計算出的刀具運動軌跡坐標值和已確定的加工參數(shù)及輔助動作，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序單，并輸入CNC裝置的存儲器中。

三、工藝分析

數(shù)控加工工藝性分析涉及面很廣，在此僅從零件圖樣上尺寸數(shù)據(jù)的給出應符合編程方便的原則加以分析。

1.零件圖上尺寸標注方法應適應數(shù)控加工的特點在數(shù)控加工零件圖上，應以同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設(shè)計基準、工藝基準、檢測基準與編程原點設(shè)置的一致性方面帶來很大方便。由于零件設(shè)計人員一般在尺寸標注中較多地考慮裝配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的標注方法，這樣就會給工序安排與數(shù)控加工帶來許多不便。由于數(shù)控加工精度和重復定位精度都很高，不會因產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的分散標注法改為同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸的標注法。

2.構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應充分，在手工編程時要計算基點或節(jié)點坐標。在自動編程時，要對構(gòu)成零件輪廓的所有幾何元素進行定義。因此在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。如圓弧與直線，圓弧與圓弧在圖樣上相切，但根據(jù)圖上給出的尺寸，在計算相切條件時，變成了相交或相離狀態(tài)。由于構(gòu)成零件幾何元素條件的不充分，使編程時無法下手。遇到這種情況時，應與零件設(shè)計者協(xié)商解決。

四、實例分析

數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切槽等。例如，要加工形狀如零件圖所示的球桿零件，采用手工編程方法比較合適。由于不同的數(shù)控系統(tǒng)其編程指令代碼有所不同，因此應根據(jù)設(shè)備類型進行編程。以西門子802D數(shù)控系統(tǒng)為例，應進行如下操作。

零件圖

（1） 確定加工路線

按先主后次，先粗后精的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令對外輪廓進行粗加工，再精加工。

（2） 裝夾方法和對刀點的選擇

首先采用三爪自定心卡盤自定心夾緊毛坯進行對右端進行加工，然后采用圖二所示的夾套來加緊工件進行對工件的左端進行加工，對刀點分別選在工件的左右端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點。

（3） 選擇刀具

根據(jù)加工要求，選用副偏角較大的外圓刀（尖刀），采用試切法對刀，對刀的同時把端面加工出來。

（4） 確定切削用量

車外圓，粗車主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，進給速度為0.25mm/r，精車主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min，進給速度為0.08mm/r。

（5） 程序編制

工件兩端面回轉(zhuǎn)中心點為編程原點，零件的加工程序（省略）。

五、結(jié)束語

實現(xiàn)數(shù)控加工，關(guān)鍵是編程，本文具有一定的代表性，由于數(shù)控車床可以加工普通車床無法加工的復雜曲面，加工精度高，質(zhì)量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊，因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要。

參考文獻：

[1]《數(shù)控機床編程與操作》.中國勞動出版社.

[2]《數(shù)控加工工藝》.中國勞動出版社.

（作者單位：江蘇省東臺中等專業(yè)學校

江蘇東臺市224200）