数控加工程序编制的工艺处理

1、 数控加工程序编制的工艺处理菏泽市牡丹区技工学校 周胜奇 随着科学技术的飞速发展，数控加工设备五花八门，品种繁多。而数控机床作为电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电等多学科技术为一体，有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流。但是，数控加工过程是在加工程序的控制下自动进行，许多可有操作者灵活掌握随时调整的工作，在数控加工中都变成了必须事先选定和安排好的，因此数控加工的工序内容要比普通机床的加工内容复杂，加工程序的编制也较普通切削加工的工艺设计复杂。因此，要充分发挥数控机床的作用，关键是编程，即根据不同的

2、零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。 一、加工零件的工艺分析采用数控机床加工，加工工艺分析涉及面很广，必须根据所选机床的性能特点、应用范围等对零件数控加工的可行性和方便性加以分析。（1）毛坯的安装主要分析毛坯是否便于定位和装夹的方便，夹紧方式和夹紧点的选取是否有碍刀具的运动，夹紧变形是否对加工质量具有影响等，从而为工件的定位、安装和夹具的选取提供依据。（2）毛坯材质的加工性能分析毛坯材质的机械性能和热处理情况，判断其加工的难易程度，为刀具和切削用量的选择提供依据。（3）刀具运动轨迹的可行性分析零件的内腔和外形是否有妨碍刀具定位、运动和切削的地方，对有碍部位是否允许进行刀检，进而为刀

3、具加工路线的确定提供依据。（4）零件图样上的尺寸数据应符合编程方便的原则由于零件设计人员一般在尺寸标注中较多地考虑装配要求和使用特性，零件尺寸不得不分散地从设计基准引注，这样就会给工序安排、坐标计算与数控加工带来许多不便。因此可将局部的分散标注改为同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注，以利于编程和协调设计基准、工艺基准、测量基准与程序零点的设置和计算。（5）零件结构工艺对数控加工的适应性 零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数，还有可能应用零件轮廓加工的专用程序以利于编程方便、生产效益的提高。另外分析零件内腔内槽圆角的大小、槽底部圆角半径大小，这些在刀

4、具选择与编程时加以综合考虑。 二、加工方法的选择与加工方案的确定 (1)加工方法的选择 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。常用加工方法的经济加工精度及表面粗糙度可查阅有关工艺手册。(2)加工方案确定的原则制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理等。先粗后精 为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工

5、工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。 先近后远 所谓的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。先内后外对既要加工内表面(内型、腔)，又要加工外表

6、面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀尖(刃)的耐用度易受切削热影响而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。走刀路线最短 确定走刀路线的工作重点，主要用于确定粗加工及空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。 上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其

7、加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。三、对刀点与换刀点的确定在编程时，应正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位置。“对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”。对刀点的选择原则是：（1）便于用数字处理和简化程序编制。对刀点可选在工件上，也可选在工件外面(如选在夹具上或机床上)。对刀点必须与零件的定位基准有一定的尺寸关系，以便确定机床坐标系与工件坐标系的关系。（2）在机床上找正容易，加工中便于检查；（3）引起的加工误差小。为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，如

8、以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重合。 此外，加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。换刀点应设在工件或夹具的外部，以便刀架转位时不碰工件及其它部件。一般情况下可选在对刀点或者机床原点上。四、加工路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。加工路线确定的合理与否与工件的加工精度和粗糙度直接相关。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点： 1)加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，寻求最短的加工路线，减少空行程时间，提高工效。2)使数值计算简单，以减少编程工作量。3)刀具的切入和切出路线要合理安排、精心设计。铣削

9、曲线型外表面时，刀具沿工件曲线表面的切线方向切入和切出，这样才能保证零件表面光滑连接。为了防止取消刀具半径补偿时，刀具和工件表面碰撞，编程时应考虑切削到位后除了沿工件表面切线方向退出外，还应让它再移动一小段距离后才能退刀。铣削封闭内轮廓表面，应安排从切入圆弧过渡到内圆表面的加工路线。在加工非圆的内轮廓表面时，刀具应沿零件轮廓的法线方向切入和切出，为了降低刀具进给停顿处的零件表面留下划痕，切入、切出点选在零件轮廓表面两几何元素的交汇处。精镗位置精度要求高的孔系时，加工路线的方向尽量与孔的定位方向一致，否则就可能引入坐标轴的反向间隙误差，直接影响孔的位置精度。尽量避免在工件轮廓表面上停刀或者垂直上

10、下刀。在加工过程中要避免突然停刀及垂直上下刀，因为这样会引起切削力的突然变化，造成工艺系统的弹性变化，在已加工表面留下刀痕，以影响加工质量。在数控机床上车螺纹时，沿螺距方向的z向进给应和机床主轴的旋转保持严格的速比关系，因此应避免在进给机构加速或减速过程中切削。为此要有引入距离1和超越距离2。（4）为了保证工件轮廓表面的加工精度和表面质量，对于工件轮廓的终加工应安排一次走刀连续完成的加工路线。五、刀具的选择与切削用量的确定(一)刀具的选择刀具的选择是数控加工程序编制中的重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。 (二)切削用量的确定 切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入程序单内。合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削