數(shù)控車床大賽典型零件工藝與編程方法探討

相付陽

（德州職業(yè)技術(shù)學院，山東 德州253034）

0 引言

數(shù)控加工工藝的編制是典型零件數(shù)控加工的第一步。合理的切削用量選擇是提高加工效率的關(guān)鍵。但隨著數(shù)控大賽中零件的復雜化，編程方法的合理選擇也是取得冠軍的關(guān)鍵因素。現(xiàn)以數(shù)控車大賽實操試題為例，對加工工藝、編程方法進行分析。零件內(nèi)外輪廓形狀與精度要求，如圖1、圖2所示。

圖1 零件圖

圖2 剖視零件圖

1 數(shù)控加工工藝分析

該零件結(jié)構(gòu)復雜，φ76外圓軸線要求與內(nèi)孔φ50軸向同軸，R2外圓弧右端面、零件左端面要求與基準R15外圓弧右端面平行，保證同軸度和平行度達到圖樣要求，必須正確裝夾工件及合理選擇加工工藝，工藝路線安排如下。

1）三爪夾盤夾持工件右端毛坯外圓，伸出長度60 mm左右（毛坯不圓整的，可以先粗車一刀右端外圓，然后夾持該外圓）。a.齊平端面；b.粗車零件外圓為φ77×16、φ67×37.5臺階；c.鉆φ24通孔；d.用G71粗精車φ25（通孔）、φ30、φ50、1×45°倒角及1：1的內(nèi)錐。

2）調(diào)頭，夾持φ67×37.5 mm外圓。a.車端面，保證總長尺寸；b.粗精車外圓；c.用自動編程粗精車所有槽；d.車螺紋底孔φ28.5、內(nèi)孔φ39、φ44及內(nèi)部所有倒角；e.粗精車二處內(nèi)槽；f.粗精車螺紋M30×1.5至尺寸；g.粗精車端面槽。

3）根據(jù)零件左端內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，車削帶有1：1外錐的工藝錐堵。

4）零件右端φ76 mm外圓，后頂尖頂著工藝錐堵，采用一夾一頂裝夾方法。a.用G73粗精車R15圓弧、1：4外圓錐面、M60×1.5的外徑及倒角；b.粗精車4 mm×2 mm退刀槽；c.粗精車螺紋M60×1.5至尺寸。

該零件除夾持毛坯時用普通夾爪外，其他部位最好用軟夾爪。兩個理由：一是不夾傷工件；二是該零件無法采用兩頂尖之間安裝，用軟夾爪有利于保證平行度和同軸度位置公差。

用三爪夾盤夾持工件，不能保證同軸度、平行度的精度要求，只能采用軟夾爪和互為基準來保證精度要求，還需要設計一個裝夾零件的工裝——工藝錐堵，和工件的內(nèi)錐配合，實現(xiàn)以基準定位，間接保證三處形位公差要求。工藝錐堵由φ40×25圓柱與9 mm長的圓錐、B型中心孔組成。

2 手工編程與自動編程的選擇

2.1 手工編程的選擇

手工編程對于內(nèi)外螺紋、內(nèi)外圓錐編程比較簡單，但內(nèi)外圓錐編程時必須注意刀尖圓弧半徑補償?shù)恼_應用，否則會造成形狀和位置誤差，正確應用G41、G42、G40指令是關(guān)鍵，編程還是比較簡單的；螺紋采用手工編程要比自動編程方便、快捷，而且修整也比較靈活，所以加工該工件內(nèi)外螺紋及圓錐宜采用手工編程。內(nèi)輪廓加工內(nèi)容結(jié)構(gòu)簡單，可采用手工編程進行加工。

2.2 自動編程的選擇

該零件右端為多個外溝槽組成，一溝槽底部為R3圓弧，一溝槽頂部為R2的半圓弧，在加工過程中手工編程沒有合適的復合循環(huán)指令對外溝槽進行一次編程加工完成，只能單一地一個一個溝槽進行編程加工，程序比較多，且要正確選用切槽刀的2個刀尖相互轉(zhuǎn)換，對于R3圓弧和R2的半圓弧也要正確應用刀尖圓弧半徑補償，這就要求操作者基本功非常熟練，編程的正確性要保證，加工效率比較低；若采用CAXA數(shù)控車軟件對該部分自動加工，在加工過程中可用軟件保證圓弧尺寸的正確性，不用考慮刀尖半徑補償?shù)膯栴}，效率比較高。下面以右端外輪廓為例，分析比較手工編程與自動編程方法。

圖3

圖4

圖5

1）右端外輪廓的自動編程。該零件右端外輪廓從A點到B點完全可以采用切槽自動加工，只用粗車命令。目的是在比賽有限的時間內(nèi)以最短的時間把工件上多余的毛坯余量一次性去掉，給精加工留出足夠的時間。對于外輪廓所有槽的精加工，不要采用粗車軌跡一次加工完成，那樣所有相關(guān)尺寸很難一次性保證合格；正確的操作是：在粗車運行時，把所有槽打散，一個槽一個槽地出精加工程序，從最右端開始，當粗車運行結(jié)束時所有精加工程序應該全部完成了，這樣，從時間上就能有機地連貫起來，有效地提高了加工效率，然后再對每一個槽進行精加工，加工一個保證一個，直至加工完成。外部槽的自動加工過程如圖3～圖5所示。

2）右端外輪廓的手工編程。加工工件右端外輪廓的溝槽，對于該輪廓形狀加工沒有合適的單一循環(huán)指令或者符合循環(huán)指令一次性把所有毛坯全部去除掉。先用G75指令把A～B區(qū)域內(nèi)多余毛坯一次性去除，如圖6所示，然后對每一個溝槽單獨編制一個粗精加工程序依次加工至尺寸。

圖6

通過對比可以看出，手工編制程序的工作量比較大，輸入程序也費時，而且在圓弧加工時需要正確利用半徑補償和外切槽刀的2個刀尖進行接刀加工，難度比較大。自動編程降低了編程人員工作,提高了效率，并進行了仿真優(yōu)化，驗證了程序的正確性，有利于保證精度要求，避免機床碰撞。

3 結(jié)語

實踐證明，加工結(jié)構(gòu)復雜、精度高的零件，既保證精度要求，效率又高，最關(guān)鍵的是合理的加工工藝及編程方法。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)要求以及生產(chǎn)類型等方面，認真分析，才能設計出合理最優(yōu)的數(shù)控加工工藝及編程方法，手工編程和自動編程的有效結(jié)合，能雙倍提高加工效率。