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數(shù)控車床實訓中的工藝與編程
數(shù)控車床實訓中的工藝與編程
摘 要： 數(shù)控技術的核心是數(shù)控機床的編程與操作。
本文就這一問題在實訓中加以探討，并著重討論了數(shù)控編程在實訓中應考慮的因素。
關鍵詞： 數(shù)控技術 數(shù)控加工 工藝與編程 實訓
1.引言
數(shù)控機床具有較高的柔性、自動化程度高、加工的零件精度高、能夠加工復雜的零件、生產(chǎn)率高、能實現(xiàn)生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等特點，應用已日趨普及，機械制造行業(yè)正在越來越多采用數(shù)控技術來改善生產(chǎn)加工方式，數(shù)控技術已成為當今世界機械制造中的主流技術之一。
所以掌握數(shù)控技術已成為機械制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，而數(shù)控技術的核心就是數(shù)控機床的編程和操作。
為此數(shù)控機床操作人員必須熟練掌握數(shù)控技術的工藝和編程，并通過實訓加以完善。
我現(xiàn)用一實訓實例就工藝與編程，以及有關問題進行分析探討。
2.實訓條件
2.1實訓設備：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實訓實例：螺桿
2.4實訓坯料：Φ34*105mm圓木
2.5零件圖：見下圖
3.工藝方案擬訂過程
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。
確定工件坐標原點并計算出每個折點的坐標，以及曲線連接點的坐標如下：A(10，0);B(14，-2);D(14，-40);E(20，-55);F(20，-65);G(30，-70);H(30-80)。
螺紋的有關數(shù)據(jù)為：加工前軸徑的大�。篋=14-0.2=13.8，當螺距p=1.5時，查得牙深h=0.974，分4次進給，每次進給的吃刀量分別為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，在切削中切削點一旦偏離刀尖，就有可能發(fā)生過切。
對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，要注意螺紋切削時必須采用專用的螺紋刀，并且不像車外圓一樣可以隨意設定、調(diào)整轉(zhuǎn)速和進給速度，最后用切斷刀切斷。
這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空行程時間。
3.4還應考慮按粗、精加工劃分工序。
采用整個輪廓循環(huán)程序，編程既簡單，又有利于發(fā)揮數(shù)控加工的高效率。
故對外圓錐面、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，多選用低的切削速度，較大的背吃刀量和進給量;精加工時，選用高的切削速度，較小的進給量。
3.6確定裝夾方案、定位基準、加工起點、換刀點。
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，加工起點和換刀點可以設為同一點，放在Z向距工件前端面200mm，X向距軸心線100mm的位置。
4.編程和實訓中應考慮的因素
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原點(以工件右端面與軸線的交點為程序原點)建立工件坐標系，并計算出每個折點的坐標，以及曲線連接點的坐標，見2.1條。
正確給出每一步的起刀點，即加工某個部位時刀具的初始位置，見實例編程中的N040、N230、N290、N370等程序。
起刀點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準確對刀。
數(shù)控編程是以刀尖點為參考沿零件輪廓的運動軌跡。
實訓加工前首先通過正確對刀，使刀尖坐標與工件原點坐標重合。
只有這樣，才能保證刀具按編程運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出的輪廓軌跡，而在切削過程中切削刃對工件是否造成干涉，在仿真中很難反映出來。
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編程是否正確，而不能把加工過程中的過切干涉現(xiàn)象反映出來。
5.實例編程
螺桿在CJK6240數(shù)控機床上進行加工的編程如下：
N010G50X200Z200 建立工件坐標系
N020M03S600T0101 主軸正轉(zhuǎn)，選擇1號外
圓刀
N030G99 進給速度設為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進給加工至(X-1，Z2)的位置
N080Z0 進給加工至(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返回換刀點，取消刀補，停主軸
N210M01 選擇停止，以便檢測工件
N220M03S300T0303換切槽刀，降低轉(zhuǎn)速
N230G00X20Z-40快速定位，準備切槽
N240G75R0.5 調(diào)用切槽循環(huán)指令加工槽5*2，每次
N250G75X10Z-38P1500Q2000F0.1X
向移動量1.5mm，Z向移動量2.0mm
N260G00X200Z200T0300M05返回換刀點，取消刀補，停主軸
N270M01 選擇停止，以便檢測工件
N280M03S300T0202 換轉(zhuǎn)速，正轉(zhuǎn)，換螺紋車刀
N290G00X20Z5 快速定位至循環(huán)起點(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，取消刀補，停主軸
N350M01 選擇停止，以便檢測工件
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，取消刀補，停主軸
N410T01001號基準刀返回，取消刀補
N420M30 程序結(jié)束
6.結(jié)語
綜上所述，數(shù)控實訓過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→對刀→仿真→加工零件。
在實訓中不要一味追求復雜輪廓的工件，而應選定幾個有代表性表面的工件來練習，在此基礎上不斷變換練習，加深印象，增強實操能力。
從而達到舉一反三的目的，獲得事半功倍的效果。
參考文獻：
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