基于FANUC系統(tǒng)的典型軸類零件數(shù)控編程與仿真加工

徐林林，劉堂勝

（江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌330013）

基于FANUC系統(tǒng)的典型軸類零件數(shù)控編程與仿真加工

徐林林，劉堂勝

（江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌330013）

以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)典型軸類零件進(jìn)行了數(shù)控編程與仿真加工。首先制定了零件的數(shù)控加工工藝，包括分析零件圖樣，確定裝夾方案、加工順序及走刀路線，選擇刀具及切削用量等；然后編制了數(shù)控加工程序；最后進(jìn)行了仿真加工，對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行了優(yōu)化。通過仿真加工提高了學(xué)習(xí)效率，可以方便快捷的找出程序中地問題，減少?gòu)U品率。

FANUC數(shù)控系統(tǒng)；軸類零件；數(shù)控編程；仿真加工

隨著科技的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)專業(yè)的教學(xué)方法與模式也隨之跟進(jìn)。數(shù)控系統(tǒng)的種類規(guī)格很多，在我國(guó)比較廣泛的有日本FANUC、德國(guó)SIEMENS公司的產(chǎn)品，以及國(guó)產(chǎn)的廣州數(shù)控系統(tǒng)、華中數(shù)控系統(tǒng)等[1]。本文以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)分析典型軸類零件的數(shù)控編程與仿真加工，具體講解軸類零件的工藝分析、數(shù)控編程、仿真加工等操作過程。期望能以此輻射其他種類零件的加工仿真過程與方法，體現(xiàn)仿真軟件在數(shù)控加工教學(xué)過程中的重要作用。

1 零件的數(shù)控加工工藝分析

1.1 零件圖工藝分析

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)要求，應(yīng)用繪圖軟件繪制的零件圖如圖1所示。零件有外圓和內(nèi)孔需要加工，加工的面有圓柱面、圓錐面、曲面、螺紋等。該軸類零件的材料選用45#鋼，有較好的切削加工性能，熱處理和硬度沒有提出要求。由于該軸類零件中間有凸起部分，以該部分為界，兩邊分別復(fù)合單調(diào)增減的原則，所以選擇掉頭加工。每次裝夾加工時(shí)按照從右到左的順序進(jìn)行程序編制和加工。

圖1 零件圖

通過分析零件圖樣，工藝措施為：

（1）該軸類零件圖上，有部分帶有公差的尺寸，由于公差比較小，編程時(shí)采用基本尺寸。

（2）左右端面均為多個(gè)尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，注意尺寸的選擇和加工速度的確定[2]。

（3）零件需要掉頭加工，注意掉頭的對(duì)刀和端面找基準(zhǔn)。

1.2 毛坯的選擇

該零件為軸類零件，材料為45#鋼，各檔直徑相差不大，同時(shí)技術(shù)要求中未提出過高的強(qiáng)度要求，故選用型材中的圓鋼。圓鋼能滿足設(shè)計(jì)要求和工藝需求，同時(shí)圓鋼采購(gòu)比較方便，毛坯準(zhǔn)備方便。最終選用毛坯為φ50×80的棒料，已經(jīng)預(yù)鉆孔φ20為通孔。

1.3 加工工藝的制定

（1）確定裝夾方案、加工順序及走刀路線。

該零件既有內(nèi)孔又有外圓，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)分析，零件采用三爪卡盤自定心裝夾。加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定[3]，每一次裝夾，盡量加工較多的表面。按照以上原則，其加工順序確定為：

1）第一次裝夾工件左端：右側(cè)內(nèi)孔車削加工—右側(cè)外圓車削加工。

2）第二次裝夾工件右端：左側(cè)掉頭車外圓—左側(cè)掉頭車槽—左側(cè)掉頭車螺紋。

（2）刀具選擇

1）45°硬質(zhì)合金外圓車刀T0101：用于粗精加工各外圓柱面和倒角。

2）鏜刀T0202：用于右側(cè)內(nèi)孔的加工。

3）寬4 mm切斷刀T0303：用于切槽和切斷。

4）硬質(zhì)合金60°外螺紋車刀。

（3）切削用量的確定如表1.

表1 切削用量

2 零件數(shù)控程序的編制

本文數(shù)控編程以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，數(shù)控仿真軟件加工程序與實(shí)際機(jī)床加工程序要求是一樣。零件右側(cè)內(nèi)孔部分由直線構(gòu)成，并且滿足單調(diào)遞增的規(guī)律，故采用G71循環(huán)編程指令；外圓部分有直線有圓弧，不滿足單調(diào)遞增或單調(diào)遞減的原則，故采用G73循環(huán)指令編程；左側(cè)外圓采用G71循環(huán)指令編程，螺紋采用G92循環(huán)指令編程。

3 零件數(shù)控仿真加工

本文采用南京斯沃軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的斯沃?jǐn)?shù)控仿真（數(shù)控模擬）軟件，數(shù)控軟件真實(shí)感強(qiáng)，效果逼真，通過軟件可以使學(xué)生達(dá)到實(shí)物操作訓(xùn)練的目的。仿真加工時(shí)要注意參數(shù)的正確輸入，對(duì)刀的準(zhǔn)確性，基準(zhǔn)的正確選擇。根據(jù)仿真加工的結(jié)果，時(shí)時(shí)修改程序，直到加工出零件所要求的結(jié)構(gòu)尺寸。

數(shù)控機(jī)床仿真加工的步驟為：?jiǎn)?dòng)仿真軟件、選擇數(shù)控系統(tǒng)；選擇仿真加工環(huán)境；設(shè)置毛坯；選擇刀具及其參數(shù)，試切對(duì)刀；調(diào)用加工程序，檢查并調(diào)試；移動(dòng)刀具至安全位置；仿真加工；測(cè)量工件并對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)工件進(jìn)行誤差與質(zhì)量分析。

（1）設(shè)置毛坯

毛坯選擇為棒料，材料為45#鋼，已經(jīng)預(yù)鉆孔φ20為通孔，仿真軟件中按要求設(shè)置毛坯如圖2所示。

圖2 毛坯設(shè)置圖

（2）右側(cè)內(nèi)孔及外圓的仿真加工

打開仿真軟件，選好工件和刀具，采用三爪卡盤裝夾。試切對(duì)刀時(shí)，先試切外圓定好X坐標(biāo)原點(diǎn)，然后試切端面定好Z坐標(biāo)原點(diǎn)，完成本次外圓車刀和鏜刀的對(duì)刀工作。仿真加工結(jié)果如圖3、圖4.

圖3 右側(cè)內(nèi)孔加工圖

圖4 右側(cè)外圓加工圖

（3）掉頭后外圓及螺紋的加工

右側(cè)部分加工完成后，掉頭重新裝夾，注意試切端面時(shí)工件加工后長(zhǎng)度為75 mm.加工完成結(jié)果如圖5、圖 6.

圖5 掉頭后外圓加工圖

圖6 掉頭后螺紋加工圖

經(jīng)過仿真加工、測(cè)量工件尺寸、優(yōu)化程序等過程后，最終仿真結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7 加工完成圖1

圖8 加工完成圖2

4 結(jié)束語(yǔ)

本文首先對(duì)典型軸類零件的數(shù)控加工工藝進(jìn)行了分析，根據(jù)零件圖樣選擇了合適的毛坯，確定了裝夾方案、加工順序及走刀路線，選擇了加工刀具和切削用量；然后編制了數(shù)控加工程序；最后用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行了仿真加工，驗(yàn)證了數(shù)控加工工藝及程序的可行性。有別于傳統(tǒng)的數(shù)控編程與加工模式，這里增加了數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用，通過仿真加工，學(xué)習(xí)者能高效直觀地理解數(shù)控加工過程，很快找出數(shù)控程序中的問題。

[1]周 虹，董小金，張克昌.數(shù)控編程與仿真實(shí)訓(xùn)[M].北京：人民郵電出版社，2012.

[2]劉蔡保.數(shù)控車床編程與操作[M].北京：化學(xué)工藝出版社，2009.

[3]丑幸榮.數(shù)控加工工藝編程與操作[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

Nc Programming and Simulation Machining of Typical Shaft Parts Based on FANUC System

XU Lin-lin，LIU Tang-sheng
（Jiangxi V&T College of Communication，Nanchang Jiangxi 330013，China）

Based on FANUC numerical control system，this paper has conducted numerical control programming and simulation machining for typical shaft parts.Firstly，the nc machining process of the parts is developed，including the analysis of the drawing of the parts，the determination of the clamping scheme，the processing sequence and the walking knife route，selecting the cutting tool and cutting amount，etc.Then the nc machining program was developed.Finally，the simulation process is carried out，and the nc machining program is optimized.Through the simulation process，the learning efficiency can be improved conveniently and quickly to find out the problems in the program and reduce the rejection rate.

FANUC CNC system；shaft parts；CNC programming；the simulation process

TG659

A

1672-545X（2017）09-0204-03

2017-06-25

徐林林（1982-），女，湖北鄂州人，講師，碩士，研究方向：機(jī)電類。