数控编程经验.doc

由于数控加工的复杂性（如不同的机床，不同的材料，不同的刀具，不同的切削方式，不同的参数设定等等），决定了从从事数控加工（无论是加工还是编程）到到达一定水平，必须经过一段比较长的时间，此手册是工程师在长期实际生产过程中总结出来的、有关数控加工工艺、工序、常用刀具参数的选择、加工过程中的监控等方面的一些经验总汇，可供大家参考。 一 .问：如何对加工工序进行划分？ 答：数控加工工序的划分一般可按下列方法进行： （1）刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。在用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。 （2）以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。 （3）以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。 综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。 二 问：加工顺序的安排应遵循什么原则？ 答：加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行： (1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。 (2)先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。 (3)以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。 (4)在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。 三问：工件装夹方式的确定应注意那几方面？ 答：在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点： （1） 力求设计、工艺、与编程计算的基准统一。 （2） 尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次定位后就能加工出全部待加工表面。 （3） 避免采用占机人工调整方案。 （4） 夹具要开畅，其定位、夹紧机构不能影响加工中的走刀（如产生碰撞），碰到此类情况时，可采用用虎钳或加底板抽螺丝的方式装夹。 四问：如何确定对刀点比较合理？工件坐标系与编程坐标系有什么关系？ 1对刀点可以设在被加工零件的上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。其选择原则如下： 1） 找正容易。 2） 编程方便。 3） 对刀误差小。 4） 加工时检查方便、可*。 2. 工件坐标系的原点位置是由操作者自己设定的，它在工件装夹完毕后，通过对刀确定，它反映的是工件与机床零点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦固定，一般不作改变。工件坐标系与编程坐标系两者必须统一，即在加工时，工件坐标系和编程坐标系是一致的。 五 问：如何选择走刀路线？ 走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路线的合理选择是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面质量密却相关。在确定走刀路线是主要考虑下列几点: 1） 保证零件的加工精度要求。 2） 方便数值计算，减少编程工作量。 3） 寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率。 4） 尽量减少程序段数。 5） 保证工件轮廓表面加工后的粗糙度的要求，最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来。 6） 刀具的进退刀（切入与切出）路线也要认真考虑，以尽量减少在轮廓处停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件。 六问：如何在加工过程中监控与调整？ 工件在找正及程序调试完成之后，就可进入自动加工阶段。在自动加工过程中，操作者要对切削的过程进行监控，防止出现非正常切削造成工件质量问题及其它事故。 对切削过程进行监控主要考虑以下几个方面： 1加工过程监控 粗加工主要考虑的是工件表面的多余余量的快速切除。在机床自动加工过程中，根据设定的切削用量，刀具按预定的切削轨迹自动切削。此时操作者应注意通过切削负荷表观察自动加工过程中的切削负荷变化情况，根据刀具的承受力状况，调整切削用量，发挥机床的最大效率。 2切削过程中切削声音的监控 在自动切削过程中，一般开始切削时，刀具切削工件的声音是稳定的、连续的、轻快的，此时机床的运动是平稳的。随着切削过程的进行，当工件上有硬质点或刀具磨损或刀具送夹等原因后，切削过程出现不稳定，不稳定的表现是切削声音发生变化，刀具与工件之间会出现相互撞击声，机床会出现震动。此时应及时调整切削用量及切削条件，当调整效果不明显时，应暂停机床，检查刀具及工件状况。 3精加工过程监控 精加工，主要是保证工件的加工尺寸和加工表面质量，切削速度较高，进给量较大。此时应着重注意积屑瘤对加工表面的影响，对于型腔加工，还应注意拐角处加工过切与让刀。对于上述问题的解决，一是要注意调整切削液的喷淋位置，让加工表面时刻处于最佳的冷却条件；二是要注意观察工件的已加工面质量，通过调整切削用量，尽可能避免质量的变化。如调整仍无明显效果，则应停机检察原程序编得是否合理。 特别注意的是，在暂停检查或停机检查时，要注意刀具的位置。如刀具在切削过程中停机，突然的主轴停转，会使工件表面产生刀痕。一般应在刀具离开切削状态时，考虑停机。 （4）刀具监控 刀具的质量很大程度决定了工件的加工质量。在自动加工切削过程中，要通过声音监控、切削时间控制、切削过程中暂停检查、工件表面分析等方法判断刀具的正常磨损状况及非正常破损状况。要根据加工要求，对刀具及时处理，防止发生由刀具未及时处理而产生的加工质量问题。 七问：如何合理选择加工刀具？切削用量有几大要素？有几种材料的刀具？如何确定刀具的转速，切削速度，切削宽度？ （一）1平面铣削时应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般铣削时，尽量采用二次走刀加工，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。每次走刀宽度推荐至为刀具直径的60%-75%。 2 立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。 3 球刀、圆刀（亦称圆鼻刀）常用于加工曲面和变斜角轮廓外形。而球刀多用于半精加工和精加工。镶硬质合金刀具的圆刀多用于开粗。 八、问：加工程序单有什么作用?在加工程序单中应包括什么内容？ 答：（一）加工程序单是数控加工工艺设计的内容之一，也是需要操作者遵守、执行的规程，是加工程序的具体说明，目的是让操作者明确程序的内容、装夹和定位方式、各个加工程序所选用的刀具既应注意的问题等。 （二）在加工程序单里，应包括：绘图和编程文件名，工件名称，装夹草图，程序名，每个程序所使用的刀具、切削的最大深度，加工性质（如粗加工还是精加工），理论加工时间等。 九、问：数控编程前要做何准备？ 答：在确定加工工艺后，编程前要了解：1、工件装夹方式 ；2、工件毛胚的大小-以便确定加工的范围或是否需要多次装夹；3、工件的材料-以便选择加工所使用何种刀具；4、库存的刀具有哪些-避免在加工时因无此刀具要修改程序，若一定要用到此刀具，则可以提前准备。 十、问：在编程中安全高度的设定有什么原则？ 答：安全高度的设定原则：一般高过岛屿的最高面。或者将编程零点设在最高面，这样也可以最大限度避免撞刀的危险。 十一、问：刀具路径编出来之后，为什么还要进行后处理？ 答：因为不同的机床所能认到的地址码和NC程序格式不同，所以要针对所使用的机床选择正确的后处理格式才能保证编出来的程序可以运行。 十二. 问：什么是DNC通讯？ 答：程序输送的方式可分为CNC和DNC两种，CNC是指程序通过媒体介质（如软盘，读带机，通讯线等）输送到机床的存储器存储起来，加工时从存储器里调出程序来进行加工。由于存储器的容量受大小的限制，所以当程序大的时候可采用DNC方式进行加工，由于DNC加工时机床直接从控制电脑读取程序（也即是边送边做），所以不受存储器的容量受大小的限制。 （二）切削用量有三大要素：切削深度,主轴转速和进给速度. 切削用量的选择总体原则是: 少切削,快进给(即切削深度小,进给速度快) (三).按材料分类,刀具一般分为普通硬质白钢刀(材料为高速钢),涂层刀具(如镀钛等),合金刀具(如钨钢,氮化硼刀具等刀具知识 先进刀具涂层技术及种类刀具涂层及种类 自从20世纪60年代以来，经过近半个世纪的的发展，刀具表面涂层技术已经成为提升刀具性能的主要方法。刀具表面涂层，主要通过提高刀具表面硬度，热稳定性，降低摩擦系数等方法来提升切削速度，提高进给速度，从而提高切削效率，并大幅提升刀具寿命。 图一 PVD涂层刀具一、涂层工艺 刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）两大类。 1CVD技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。CVD可实现单成份单层及多成份多层复合涂层的沉积，涂层与基体结合强度较高，薄膜厚度较厚，可达79m，具有很好的耐磨性。但CVD工艺温度高，易造成刀具材料抗弯强度下降；涂层内部呈拉应力状态，易导致刀具使用时产生微裂纹；同时，CVD工艺排放的废气、废液会造成较大环境污染。为解决CVD工艺温度高的问题，低温化学气相沉积（PCVD），中温化学气相沉积（MT-CVD）技术相继开发并投入实用。目前，CVD（包括MT-CVD）技术主要用于硬质合金可转位刀片的表面涂层，涂层刀具适用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。 2PVD技术主要应用于整体硬质合金刀具和高速钢刀具的表面处理。与CVD工艺相比，PVD工艺温度低（最低可低至80），在600以下时对刀具材料的抗弯强度基本无影响；薄膜内部应力状态为压应力，更适于对硬质合金精密复杂刀具的涂层；PVD工艺对环境无不利影响。PVD涂层技术已普遍应用于硬质合金钻头、铣刀、铰刀、丝锥、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。 图二 PVD涂层原理物理气相沉积（PVD）在工艺上主要有（1）真空阴极弧物理蒸发（2）真空磁控离子溅射两种方式。 （1）阴极弧物理蒸发（ARC） 真空阴极弧物理蒸发过程包括将高电流，低电压的电弧激发于靶材之上，并产生持续的金属离子。被离化的金属离子以60100eV平均能量蒸发出来形成高度激发的离子束，在含有惰性气体或反应气体的真空环境下沉积在被镀工件表面。真空阴极弧物理蒸发靶材的离化率在90%左右，所以与真空磁控离子溅射相比，沉积薄膜具有更高的硬度和更好的结合力。但由于金属离化过程非常激烈，会产生较多的有害杂质颗粒，涂层表面较为粗糙。 （2）磁控离子溅射（SPUTTERING） 真空磁控离子溅射过程中，氩离子被被加速打在加有负电压的阴极（靶材）上。离子与阴极的碰撞使得靶材被溅射出带有平均能量46eV的金属离子。这些金属离子沉积在放于靶前方的被镀工件上，形成涂层薄膜。由于金属离子能量较低，涂层的结合力与硬度也相应较真空阴极弧物理蒸发方式差一些，但由于其表面质量优异被广泛应用于有表面功能性和装饰性的涂层领域中。 图三 PVD涂层刀具二、涂层种类 由于单一涂层材料难以满足提高刀具综合机械性能的要求，因此涂层成分将趋于多元化、复合化；为满足不同的切削加工要求，涂层成分将更为复杂、更具针对性；在复合涂层中，各单一成分涂层的厚度将越来越薄，并逐步趋于纳米化；涂层工艺温度将越来越低，刀具涂层工艺将向更合理的方向发展。PVD涂层种类涂层特点涂层硬度HV涂层厚度m摩擦系数耐热温度涂层颜色应用范围TiN单层23002-30.6600金黄应用最为普遍，具有高硬度高耐磨性寄耐氧化性；适合大多数切削刀具，也适合多数成形模具及抗磨损工件TiCN单层28002-30.3500棕灰具有较低的内应力，较高的韧性以及良好的润滑性能；适合要求较低的摩擦系数而高硬度的加工环境。TiAlN单层31002-30.3750紫蓝化学稳定性好，具有高热硬性，极好的抗氧化和耐磨性，适合干切削场合。CrN单层18002-30.2700银灰有着显著的强润滑性能和耐高温特性，最适合铜类金属的切削刀具，以及耐磨耐腐零件的涂层DLC单层25001-20.1-0.2300黑灰优良的耐磨、耐腐蚀性能，摩擦系数极低，与基体结合力强。用于刀具时，通常以TiAlN为基体配合使用，用以加工有色金属、石墨等材料超A(AHNO)多层31002-3 硬质合金可转位铣刀铣削加工钢时，一般不浇注切削液，当切削液量充足可进行充分冷却时，也可浇注切削液（一般为水溶性切削液）。精铣时，为提高刀具寿命和被加工件表面质量，最好使用切削液充分冷却。硬质合金铣刀浇注切削液时，必须与切削同时或提前进行，不允许切削中途开始浇注。 铣削不锈钢时，一般采用非水溶性切削液，以改善铣削性能。 铣削铸铁时，一般不用切削液，只有在极少情况下为了解决切削中的粉尘问题时，才使用切削液。 铣削铝合金时，可采用切削液，主要目地是冷却和提高被加工件的表面质量。 立铣刀、三面刃铣刀加工槽时，因为是封闭式切削，温度较高，建议使用水溶性切削液或压缩空气充分冷却。在铰孔加工过程中，经常出现孔径超差、内孔表面粗糙度值高等诸多问题。 问题产生的原因 孔径增大，误差大 铰刀外径尺寸设计值偏大或铰刀刃口有毛刺；切削速度过高；进给量不当或加工余量过大；铰刀主偏角过大；铰刀弯曲；铰刀刃口上粘附着切屑瘤；刃磨时铰刀刃口摆差超差；切削液选择不合适；安装铰刀时锥柄表面油污未擦干净或锥面有磕碰伤；锥柄的扁尾偏位装入机床主轴后锥柄圆锥干涉；主轴弯曲或主轴轴承过松或损坏；铰刀浮动不灵活；与工件不同轴；手铰孔时两手用力不均匀，使铰刀左右晃动。 孔径缩小 铰刀外径尺寸设计值偏小；切削速度过低；进给量过大；铰刀主偏角过小；切削液选择不合适；刃磨时铰刀磨损部分未磨掉，弹性恢复使孔径缩小；铰钢件时，余量太大或铰刀不锋利，易产生弹性恢复，使孔径缩小；内孔不圆，孔径不合格。 铰出的内孔不圆 铰刀过长，刚性不足，铰削时产生振动；铰刀主偏角过小；铰刀刃带窄；铰孔余量偏；内孔表面有缺口、交叉孔；孔表面有砂眼、气孔；主轴轴承松动，无导向套，或铰刀与导向套配合间隙过大；由于薄壁工件装夹过紧，卸下后工件变形。 孔的内表面有明显的棱面 铰孔余量过大；铰刀切削部分后角过大；铰刀刃带过宽；工件表面有气孔、砂眼；主轴摆差过大。 内孔表面粗糙度值高 切削速度过高；切削液选择不合适；铰刀主偏角过大，铰刀刃口不在同一圆周上；铰孔余量太大；铰孔余量不均匀或太小，局部表面未铰到；铰刀切削部分摆差超差、刃口不锋利，表面粗糙；铰刀刃带过宽；铰孔时排屑不畅；铰刀过度磨损；铰刀碰伤，刃口留有毛刺或崩刃；刃口有积屑瘤；由于材料关系，不适用于零度前角或负前角铰刀。 铰刀的使用寿命低 铰刀材料不合适；铰刀在刃磨时烧伤；切削液选择不合适，切削液未能顺利地流动切削处；铰刀刃磨后表面粗糙度值太高。 铰出的孔位置精度超差 导向套磨损；导向套底端距工件太远；导向套长度短、精度差；主轴轴承松动。 铰刀刀齿崩刃 铰孔余量过大；工件材料硬度过高；切削刃摆差过大，切削负荷不均匀；铰刀主偏角太小，使切削宽度增大；铰深孔或盲孔时，切屑太多，又未及时清除；刃磨时刀齿已磨裂。 铰刀柄部折断 铰孔余量过大；铰锥孔时，粗精铰削余量分配及切削用量选择不合适；铰刀刀齿容屑空间小，切屑堵塞。铰孔后孔的中心线不直 铰孔前的钻孔偏斜，特别是孔径较小时，由于铰刀刚性较差，不能纠正原有的弯曲度；铰刀主偏角过大；导向不良，使铰刀在铰削中易偏离方向；切削部分倒锥过大；铰刀在断续孔中部间隙处位移；手铰孔时，在一个方向上用力过大，迫使铰刀向一端偏斜，破坏了铰孔的垂直度。 解决措施 孔径增大，误差大 根据具体情况适当减小铰刀外径；降低切削速度；适当调整进给量或减少加工余量；适当减小主偏角；校直或报废弯曲的不能用的铰刀；用油石仔细修整到合格；控制摆差在允许的范围内；选择冷却性能较好的切削液；安装铰刀前必须将铰刀锥柄及机床主轴锥孔内部油污擦净，锥面有磕碰处用油石修光；修磨铰刀扁尾；调整或更换主轴轴承；重新调整浮动卡头，并调整同轴度；注意正确操作。 孔径缩小 更换铰刀外径尺寸；适当提高切削速度；适当降低进给量；适当增大主偏角；选择润滑性能好的油性切削液；定期互换铰刀，正确刃磨铰刀切削部分；设计铰刀尺寸时，应考虑上述因素，或根据实际情况取值；作试验性切削，取合适余量，将铰刀磨锋利。 铰出的内孔不圆 刚性不足的铰刀可采用不等分齿距的铰刀，铰刀的安装应采用刚性联接，增大主偏角；选用合格铰刀，控制预加工工序的孔位置公差；采用不等齿距铰刀，采用较长、较精密的导向套；选用合格毛坯；采用等齿距铰刀铰削较精密的孔时，应对机床主轴间隙进行调整，导向套的配合间隙应要求较高；采用恰当的夹紧方法，减小夹紧力。 孔的内表面有明显的棱面 减小铰孔余量；减小切削部分后角；修磨刃带宽度；选择合格毛坯；调整机床主轴。 内孔表面粗糙度值高 降低切削速度；根据加工材料选择切削液；适当减小主偏角，正确刃磨铰刀刃口；适当减小铰孔余量；提高铰孔前底孔位置精度与质量或增加铰孔余量；选用合格铰刀；修磨刃带宽度；根据具体情况减少铰刀齿数，加大容屑槽空间或采用带刃倾角的铰刀，使排屑顺利；定期更换铰刀，刃磨时把磨削区磨去；铰刀在刃磨、使用及运输过程中，应采取保护措施，避免碰伤；对已碰伤的铰刀，应用特细的油石将碰伤的铰刀修好，或更换铰刀；用油石修整到合格，采用前角510的铰刀。 铰刀的使用寿命低 根据加工材料选择铰刀材料，可采用硬质合金铰刀或涂层铰刀；严格控制刃磨切削用量，避免烧伤；经常根据加工材料正确选择切削液；经常清除切屑槽内的切屑，用足够压力的切削液，经过精磨或研磨达到要求。铰出的孔位置精度超差 定期更换导向套；加长导向套，提高导向套与铰刀间隙的配合精度；及时维修机床、调整主轴轴承间隙。 铰刀刀齿崩刃 修改预加工的孔径尺寸；降低材料硬度或改用负前角铰刀或硬质合金铰刀；控制摆差在合格范围内；加大主偏角；注意及时清除切屑或采用带刃倾角铰刀；注意刃磨质量。 铰刀柄部折断 修改预加工的孔径尺寸；修改余量分配，合理选择切削用量；减少铰刀齿数，加大容屑空间或将刀齿间隙磨去一齿。 铰孔后的孔中心线不直 增加扩孔或镗孔工序校正孔；减小主偏角；调整合适的铰刀；调换有导向部分或加长切削部分的铰刀；注意正确操作。通常，我们把数控机床用的金属切削工具，叫做数控刀具。数控刀具的分类，依据不同的分类依据，有不同的分类结果。最常见的分类依据有:刀具结构、刀具材料、切削工艺。根据刀具结构，刀具通常可以分为：一、整体式；二、镶嵌式； 1、焊接式； 2、机夹式； a、不转位 b、可转位三、特殊型式（如复合式刀具，减震式刀具等）。根据制造刀具所用的材料可分为： 一、高速钢刀具； 二、硬质合金刀具； 三、金刚石刀具； 四、其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为： 一、车削刀具； 1、外圆刀具 2、内孔刀具； 3、螺纹刀具； 4、切断切槽刀具； 5、其他刀具。 二、钻削刀具； 1、钻头； 2、铰刀； 3、丝锥等； 三、镗削刀具； 四、铣削刀具五、其他。Q. 刀具的材質可分為那五大類？ A. 依序可分為高速鋼(HSS)，碳化鎢刀具(Tungsten carbide)，瓷金(Cermets)，陶瓷(ceramics)，鑽石系列(diamond and CBN)，除了高速鋼不適用於高速切削外，其餘