數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)中的工藝與編程探討

　　摘 要： 數(shù)控技術(shù)的核心是數(shù)控機(jī)床的編程與操作。本文就這一問(wèn)題在實(shí)訓(xùn)中加以探討，并著重討論了數(shù)控編程在實(shí)訓(xùn)中應(yīng)考慮的因素。
　　關(guān)鍵詞： 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控加工 工藝與編程 實(shí)訓(xùn)
　　
　　1.引言
　　數(shù)控機(jī)床具有較高的柔性、自動(dòng)化程度高、加工的零件精度高、能夠加工復(fù)雜的零件、生產(chǎn)率高、能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等特點(diǎn)，應(yīng)用已日趨普及，機(jī)械制造行業(yè)正在越來(lái)越多采用數(shù)控技術(shù)來(lái)改善生產(chǎn)加工方式，數(shù)控技術(shù)已成為當(dāng)今世界機(jī)械制造中的主流技術(shù)之一。所以掌握數(shù)控技術(shù)已成為機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而數(shù)控技術(shù)的核心就是數(shù)控機(jī)床的編程和操作。為此數(shù)控機(jī)床操作人員必須熟練掌握數(shù)控技術(shù)的工藝和編程，并通過(guò)實(shí)訓(xùn)加以完善。我現(xiàn)用一實(shí)訓(xùn)實(shí)例就工藝與編程，以及有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析探討。
　　2.實(shí)訓(xùn)條件
　　2.1實(shí)訓(xùn)設(shè)備：CJK6240數(shù)控車床
　　2.2程序系統(tǒng)：FANUC0-TD數(shù)控車床模擬系統(tǒng)
　　2.3實(shí)訓(xùn)實(shí)例：螺桿
　　2.4實(shí)訓(xùn)坯料：Φ34*105mm圓木
　　2.5零件圖：見(jiàn)下圖
　　3.工藝方案擬訂過(guò)程
　　3.1首先要熟讀圖樣。分析零件圖可知螺桿的輪廓是由圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、外溝槽、外螺紋等組成。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)如下：A（10，0）;B（14，-2）;D（14，-40）;E（20，-55）;F（20，-65）;G（30，-70）;H（30-80）。螺紋的有關(guān)數(shù)據(jù)為：加工前軸徑的大小：D=14-0.2=13.8，當(dāng)螺距p=1.5時(shí)，查得牙深h=0.974，分4次進(jìn)給，每次進(jìn)給的吃刀量分別為0.8、0.6、0.4、0.16。
　　3.2選擇刀具。主要是考慮刀具結(jié)構(gòu)尺寸能否與工件已加工的部位發(fā)生干涉，在切削中切削點(diǎn)一旦偏離刀尖，就有可能發(fā)生過(guò)切。對(duì)尺寸較小的曲線輪廓可考慮使用成型刀具。螺桿是由圓柱面、圓錐面、端面、外溝槽、外螺紋連接的輪廓，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的表面輪廓發(fā)生干涉。故選用93°外圓右偏刀，刀尖半徑0.4mm和60°外螺紋車刀，刀尖半徑0.2mm，以及B=3mm切斷刀刀尖半徑0.3mm（刀位點(diǎn)為左刀尖）三種刀具。
　　3.3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，然后換切斷刀切外溝槽，并考慮切斷刀的寬度，要注意螺紋切削時(shí)必須采用專用的螺紋刀，并且不像車外圓一樣可以隨意設(shè)定、調(diào)整轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，最后用切斷刀切斷。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空行程時(shí)間。
　　3.4還應(yīng)考慮按粗、精加工劃分工序。采用整個(gè)輪廓循環(huán)程序，編程既簡(jiǎn)單，又有利于發(fā)揮數(shù)控加工的高效率。故對(duì)外圓錐面、圓弧面采用循環(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。
　　3.5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。
　　3.6確定裝夾方案、定位基準(zhǔn)、加工起點(diǎn)、換刀點(diǎn)。由于毛坯為棒料，用三爪自定心卡盤夾緊定位。由于工件較小，為了加工路徑清晰，加工起點(diǎn)和換刀點(diǎn)可以設(shè)為同一點(diǎn)，放在Z向距工件前端面200mm，X向距軸心線100mm的位置。
　　4.編程和實(shí)訓(xùn)中應(yīng)考慮的因素
　　4.1根據(jù)工藝考慮編程。編程就是給出工步中的每次走刀命令，首先確定工件的坐標(biāo)原點(diǎn)（以工件右端面與軸線的交點(diǎn)為程序原點(diǎn)）建立工件坐標(biāo)系，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(jiàn)2.1條。正確給出每一步的起刀點(diǎn)，即加工某個(gè)部位時(shí)刀具的初始位置，見(jiàn)實(shí)例編程中的N040、N230、N290、N370等程序。起刀點(diǎn)正確與否直接影響編程和被加工表面輪廓的形成。
　　4.2按粗、精加工和所選刀具劃分工序編程，粗加工程序NO70—N160，去除大部分加工余量；精加工用同樣的程序再精車一遍以提高表面質(zhì)量，由T0101刀（外圓右偏刀）完成；切外溝槽程序N230—N270，切斷程序N360—N390，由T0404刀（切斷刀，刀寬3mm）完成。車螺紋程序N280—N330，由T0202刀（60°螺紋刀）完成。
　　4.3在編程中不能直接使用G00程序使刀具直達(dá)工作表面，而采用G01程序，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。
　　4.4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(guò)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。
　　4.5輸入編程模擬仿真。仿真看到的是模擬刀尖按編程刻畫(huà)出的輪廓軌跡，而在切削過(guò)程中切削刃對(duì)工件是否造成干涉，在仿真中很難反映出來(lái)。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(shuō)仿真可檢驗(yàn)編程是否正確，而不能把加工過(guò)程中的過(guò)切干涉現(xiàn)象反映出來(lái)。
　　5.實(shí)例編程
　　螺桿在CJK6240數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工的編程如下：
　　N010G50X200Z200 建立工件坐標(biāo)系
　　N020M03S600T0101 主軸正轉(zhuǎn)，選擇1號(hào)外
　　圓刀
　　N030G99 進(jìn)給速度設(shè)為mm/r
　　N040G00X38Z2快速定位至Φ38直徑，
　　距端面正向2mm
　　N050G71U2R0.5調(diào)用粗車循環(huán)，每次
　　切深2mm，留精加工
　　N060G71P70Q160U0.4W0.2F0.3 余量單邊0.2mm
　　N070G01X-1F0.1進(jìn)給加工至（X-1，Z2）的位置
　　N080Z0 進(jìn)給加工至（X-1，Z0）的位置
　　N090X10 加工端面
　　N100X13.8Z-2 加工倒角C2
　　N110Z-40加工M14直徑外圓至Φ13.8
　　N120X20Z-55 加工錐面
　　N130Z-65 加工Φ20外圓
　　N140G02X30Z-70R5 加工R5圓弧面
　　N150G01Z-83 加工Φ30外圓
　　N160X38 平端面
　　N170M01 選擇停止，以便檢測(cè)工件
　　N180M03S900 換轉(zhuǎn)速，主軸正轉(zhuǎn)
　　N190G70P70Q160調(diào)用精加工循環(huán)
　　N200G00X200Z200T0100M05返回?fù)Q刀點(diǎn)，取消刀補(bǔ)，停主軸
　　N210M01 選擇停止，以便檢測(cè)工件
　　N220M03S300T0303換切槽刀，降低轉(zhuǎn)速
　　N230G00X20Z-40快速定位，準(zhǔn)備切槽
　　N240G75R0.5 調(diào)用切槽循環(huán)指令加工槽5*2，每次
　　N250G75X10Z-38P1500Q2000F0.1X
　　向移動(dòng)量1.5mm，Z向移動(dòng)量2.0mm
　　N260G00X200Z200T0300M05返回?fù)Q刀點(diǎn)，取消刀補(bǔ)，停主軸
　　N270M01 選擇停止，以便檢測(cè)工件
　　N280M03S300T0202 換轉(zhuǎn)速，正轉(zhuǎn)，換螺紋車刀
　　N290G00X20Z5 快速定位至循環(huán)起點(diǎn)（X20，Z5）
　　N300G92X13.2Z-37.5F1.5
　　N310X12.6
　　N320X12.2 加工螺紋
　　N330X12.05
　　N340G00X200Z200T0200M05返回刀具起始點(diǎn)，取消刀補(bǔ)，停主軸
　　N350M01 選擇停止，以便檢測(cè)工件
　　N360M03S300T0303 換切斷刀，主軸正轉(zhuǎn)
　　N370G00X38Z-83 快速定位至（X38，Z-83）
　　N380G01X0F0.1切斷
　　N390G00X38徑向退刀
　　N400G00X200Z200T0300M05返回刀具起始點(diǎn)，取消刀補(bǔ)，停主軸
　　N410T01001號(hào)基準(zhǔn)刀返回，取消刀補(bǔ)
　　N420M30 程序結(jié)束
　　6.結(jié)語(yǔ)
　　綜上所述，數(shù)控實(shí)訓(xùn)過(guò)程可歸納為以下幾步：零件圖分析→擬定工藝方案→編程并輸入→對(duì)刀→仿真→加工零件。在實(shí)訓(xùn)中不要一味追求復(fù)雜輪廓的工件，而應(yīng)選定幾個(gè)有代表性表面的工件來(lái)練習(xí)，在此基礎(chǔ)上不斷變換練習(xí)，加深印象，增強(qiáng)實(shí)操能力。從而達(dá)到舉一反三的目的，獲得事半功倍的效果。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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　　［2］唐萍.數(shù)控車削工藝與編程操作［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.
　　［3］楊志紅.手動(dòng)數(shù)控編程中應(yīng)注意的問(wèn)題探討［M］.機(jī)床與液壓.2007，10，（10）：204-206.
　　［4］楊小華.數(shù)控車削手工編程方法與技巧探討［M］.煤礦機(jī)械.2010，31，（03）：123-125.