談?wù)剶?shù)控車床加工程序的編制方法

李明軍

(陜西省機(jī)械高級技工學(xué)校，陜西 漢中723003)

在數(shù)控機(jī)床加工過程中，由于加工對象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，在對加工工藝進(jìn)行認(rèn)真和仔細(xì)的分析后，制定加工方案的一般原則為先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短，由于生產(chǎn)規(guī)模的差異，對于同一零件的加工方案是有所不同的，應(yīng)根據(jù)具體條件，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的工藝方案。

1 加工工序劃分

在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序可以比較集中，一次裝夾應(yīng)盡可能完成全部工序，常用的工序劃分原則有以下兩種。

1.1 保證精度的原則

數(shù)控加工要求工序盡可能集中。常常粗、精加工在一次裝夾下完成，為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。對軸類或盤類零件，將各處先粗加工，留少量余量精加工，來保證表面質(zhì)量要求。同時，對一些箱體工件，為保證孔的加工精度，應(yīng)先加工表面而后加工孔。

1.2 提高生產(chǎn)效率的原則

數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時間，應(yīng)將需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其它部位。同時應(yīng)盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個部位時，應(yīng)以最短的路線到達(dá)各加工部位。

2 加工路線的確定

在數(shù)控加工中，刀具（嚴(yán)格說是刀位點）相對于工件的運(yùn)動軌跡和方向稱為加工路線。影響走刀路線的因素很多，有工藝方法、工件材料、加工精度及表面粗糙度要求、工件剛度、加工余量、刀具的剛度、耐用度及狀態(tài)、機(jī)床類型與性能等。加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計算簡單，走刀路線盡量短，效率較高等。

下面舉例分析數(shù)控車床加工零件時常用的加工路線。

2.1 車圓錐的加工路線分析

數(shù)控車床上車外圓錐，假設(shè)圓錐大徑為D，小徑為d，錐長為L，車圓錐的加工路線如圖1所示：

圖1 車圓錐的加工路線

按圖1（a）的階梯切削路線，這種切削路線是每一次走刀軌跡平行于工件的軸線，加工出許多小的階臺，最后一刀車刀沿錐體斜面進(jìn)行走刀。由于是臺階狀，所以余量不均勻，影響錐面加工質(zhì)量。粗車每次切削的終刀距S要作精確的計算，否則容易使工件車廢。此種加工路線，粗車時，刀具背吃刀量相同，但精車時，背吃刀量不同，同時刀具切削運(yùn)動的路線最短。

按圖1（b）為平行車錐的切削路線，這種切削路線是每次進(jìn)刀后，車刀移動軌跡平行于錐體母線，隨著每次進(jìn)刀吃刀，Z相尺寸按一定比例增加，每次切削需要確定終刀距S（即Z向尺寸）。Z向尺寸的計算方法是按公式C=D-d／L得出。若C為1：10，含義是直徑X上去除1毫米，長度Z上增加10毫米。按該比例可以很簡單的進(jìn)行編程，并且可以保證每一次車削的余量相同使切削均勻。

圖1(c)為改變錐角車錐切削路線，每一次切削X向進(jìn)刀，保持Z向尺寸為圖紙尺寸,每一刀都改變了錐角的大小，只有最后一刀是圖紙要求的錐角大小。這種切削路線可以不必進(jìn)行每次Z向尺寸的計算，但在加工中由于Z向尺寸相同，使加工路線較長，同時切削余量不均勻，影響工件的表面尺寸和粗糙度，一般適合于錐面較短，余量不大的錐體中。

顯然，上述三種切削路線中，如果起刀點相同，則平行法車錐體路線最合理，生產(chǎn)中常用此法進(jìn)行加工。

2.2 車圓弧的加工路線分析

應(yīng)用G02（或G03)指令車圓弧，若用一刀就把圓弧加工出來，這樣吃刀量太大，容易打刀。所以，實際車圓弧時，需要多刀加工，先將大多余量切除，最后才車得所需圓弧。

圖2 車圓弧的加工路線

圖2（a）為車圓弧的階梯切削路線。即先粗車成階梯，最后一刀精車出圓弧。此方法在確定了每刀吃刀量ap后，須精確計算出粗車的終刀距S，即求圓弧與直線的交點。此方法刀具切削運(yùn)動距離較短，但數(shù)值計算較繁。

圖2（b）為車圓弧的同心圓弧切削路線。即用不同的半徑圓來車削，最后將所需圓弧加工出來。此方法在確定了每次吃刀量ap后，對90°圓弧的起點、終點坐標(biāo)較易確定，數(shù)值計算簡單，編程方便，常采用。但按圖2（b）加工時，空行程時間較長。

圖2（c）為車圓弧的車錐法切削路線。即先車一個圓錐，再車圓弧。但要注意，車錐時的起點和終點的確定。若確定不好，則可能損壞圓錐表面，也可能將余量留得過大。此方法數(shù)值計算較繁，刀具切削路線短。

3 加工程序的編制要點

3.1 合理的使用G指令，使程序段最少

在加工程序的編制工作中，要以最少的程序段數(shù)實現(xiàn)對零件的加工，以使程序簡潔，減少出錯的幾率及提高編程工作的效率。 由于數(shù)控車床裝置普遍具有直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)算的功能，除了非圓弧曲線外，程序段數(shù)可以由構(gòu)成零件的幾何要素及由工藝路線確定的各條程序得到，這時應(yīng)考慮使程序段最少原則。選擇合理的G指令，可以使程序段減少，但也要兼顧走刀路線最短。

3.2 合理安排“回零”路線

在編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時，為使其計算過程盡量簡化，既不易出錯，又便于校核，編程者有時將每一刀加工完后的刀具終點通過執(zhí)行“回零”指令（即返回對刀點），使其全返回對刀點位置，然后再執(zhí)行后續(xù)程序。這樣會增加走刀距離，降低生產(chǎn)效率。因此，在合理安排“回零”路線時，應(yīng)使其前一刀終點與后一刀起點間的距離盡量減短，或者為零，即滿足走刀路線最短的要求。

3.3 合理選擇切削用量

數(shù)控車削中的切削用量是表示機(jī)床主體的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動大小的重要參數(shù)，包括切削深度、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度。它們的選擇與普車所要求的基本對應(yīng)一致，但數(shù)控車床加工的零件往往較復(fù)雜，切削用量按一定的原則初定后，還應(yīng)結(jié)合零件實際加工情況隨時進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法是利用數(shù)控車床的操作面板上各種倍率開關(guān)，隨時進(jìn)行調(diào)整，來實現(xiàn)切削用量的合理配置，這對操作者來說應(yīng)該具有一定的實際生產(chǎn)加工經(jīng)驗。

3.4 粗、精加工分開編程

為了提高零件的精度并保證生產(chǎn)效率，車削工件輪廓的最后一刀，通常由精車刀來連續(xù)加工完成，因此，粗、精加工應(yīng)分開編程。并且，刀具的進(jìn)、退位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)的輪廓中切入切出或換刀及停頓，以免因切削力的突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接的輪廓上產(chǎn)生劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。

總之，在編制數(shù)控車床加工程序時，首先要對零件圖樣進(jìn)行分析，確定合理地加工工序，通過對加工路線進(jìn)行的分析，確定最佳加工路線。在加工方案確定后合理地使用G指令進(jìn)行加工程序的編制，使程序段最少、走刀路線最短。

［1］徐宏海.數(shù)控加工工藝[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

［2］顧立平.數(shù)控機(jī)床編程與操作（數(shù)控車床分冊）[M].勞動出版社.