机床数控技术及应用2-2

2.2数控机床的加工工艺及编程步骤2.2.1工序的划分2.2.2编制加工程序的内容及步骤2.2.3零件的安装和对刀点的确定2.2.4确定加工路线2.2.5切削用量的选择和刀具的选择2.2.6数值计算数控加工程序编制的一般过程工艺处理12.2数控机床的加工工艺及编程步骤在编制数控程序时，首先必须根据零件图纸选择数控机床；进行工艺分析、处理，然后才能编制加工程序。必须注意数控机床的程序编制比普通机床的工艺规程复杂得多。普通机床的工艺规程对零件的加工过程不必规定得很详细，一部分内容可由操作人员自行决定，如工步的安排、走刀路线、刀具形状和切削用量等；而数控加工程序中必须包括零件加工的整个过程，如机床的运动、刀具的形状、切削用量及走刀路线等。这就要求程序员要有较高的素质，对数控机床、切削规范、标准工夹具等都很熟悉，只有对零件的加工过程进行全盘考虑，仔细研究，才能正确合理地编制加工程序。

22.2.1工序的划分一般在数控机床上加工零件，应尽量在一次装夹中完成全部工序，工序划分的根据如下：(1)按先面后孔的原则划分工序·在加工有面和孔的零件时，为了提高孔的加工精度，应先加工面，后加工孔，这一点与普通机床相同。(2)按粗、精加工划分工序对加工精度要求较高的零件，应将粗、精加工分开进行，这样可以使粗加工引起的各种变形得到恢复，也能及时发现毛坯上的各种缺陷，并能充分发挥粗加工的效率。考虑到粗加工时零件变形的恢复需要一段时间，粗加工后不要立即安排精加工。(3)按所用刀具划分工序在数控机床上，为了减少换刀次数，缩短辅助时间，经常按集中工序的方法加工零件，即用同一把刀加工完零件上要求相同的部位后，再用另一把刀加工其他部位。32.2.2编制加工程序的内容及步骤一般数控加工程序的编制分三个阶段完成，即工艺处理、数学处理和编程调试。1．工艺处理阶段－－主要工作内容如下：(1)分析被加工零件图纸，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方式和走刀路线，确定切削用量等工艺参数。(2)制定零件的数控加工工艺过程。在已经确定工艺参数的前提下，考虑零件如何安装，对刀点位置如何确定，零件如何分步加工，如何使图样上的精度等技术要求得以实现等。(3)选择或设计刀、夹具。

编程调试阶段42.2.2编制加工程序的内容及步骤一般数控加工程序的编制分三个阶段完成，即工艺处理、数学处理和编程调试。2．数学处理阶段工艺处理阶段完成后，编程人员便可结合所使用的数控系统的输入要求，通过数学处理计算出应输入给控制系统的输人数据。这种计算工作量的大小，随被加工零件的形状、加工内容及控制系统的功能等有所不同。

编程调试阶段52.2.2编制加工程序的内容及步骤一般数控加工程序的编制分三个阶段完成，即工艺处理、数学处理和编程调试。

3．编程调试阶段----主要有下述三项工作内容：(1)编制程序单在工艺处理和数学处理的基础上，还要考虑某些辅助工艺处理，如确定准备功能，主轴的正转、反转，停车及变换速度等。然后便可按数控装置的输人格式要求编写出程序单。(2)穿孔制带及校验程序单经过严格检查，确认无误后方可交付生产部门使用。(3)首件试切削生产部门拿到纸带后，通常不立即加工零件．还要作进一步检查。方法是用划针或圆珠笔在机床上画线检查，即用划针在涂有颜料的玻璃扳(或纸)上画出零件的轮廓形状来检查。然后试切一个零件，经检验合格，该程序编制工作方可认为结束。编程调试阶段62.2.3零件的安装和对刀点的确定1．零件的安装与普通机床一样，在数控机床上安装零件也要合理地选择定位基准和夹紧方式。安装工件时要考虑以下两个原则：(1)应尽量减少装夹次数，尽可能做到一次装夹后加工出全部待加工表面，以充分发挥机床的效率。(2)当有些零件需要二次装夹时，也要尽可能利用同一基准，以减少安装误差。72.2.3零件的安装和对刀点的确定2.夹具的选用数控机床上应尽量使用组合夹具，必要时才设计专用夹具。选用和设计夹具时应考虑数控机床的特点，一般应注意以下几点；(1)夹具结构力求简单(如选用标准夹具、组合夹具等),以缩短生产准备周期；(2)装卸迅速方便，以缩短辅助时间；(3)加工部位要敞开，夹紧机构等不能影响走刀，耍注意夹紧力的作用点和方向；(4)夹具的安装要准确可靠，以保证正确加工零件；(5)夹具应具备足够的强度和刚度，尤其在切削用量较大时，应能保证零件的加工精度。82.2.3零件的安装和对刀点的确定3．确定对刀点和换刀点刀位点：即刀具的基准点，对于立铣刀来讲应是刀具轴线与刀具底面的交点，对于车刀则是刀尖，对于钻头则是钻尖，对于球头铣刀是球头部分的球心。对刀点：是数控加工时刀具相对工件运动的起点，亦即程序开始执行时的刀位点，它是程序的起点，也称起刀点。见图2.2.1。92.2.3零件的安装和对刀点的确定在编程时应首先考虑对刀点位置的选择，选定的原则如下：应使程序编制简单。对刀点在机床上容易找正。加工过程中检查方便。引起的加工误差小。对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对刀点可以设在被加工零件上，也可以设在夹具上，但必须与零件的定位基准有一定的尺寸关系，这样才能保证机床坐标系与零件坐标系的相互关系。102.2.3零件的安装和对刀点的确定换刀点是为数控车床、数控钻镗床以及其它自动换刀数控机床设定的换刀位置，因为这种机床在加工中途要更换刀具。换刀点的位置要保证换刀时刀具不得碰撞工件、夹具或机床，因此换刀点常常设在远离加工零件的位置(见图2.2.1)112.2.4确定加工路线加工路线是切削过程中铣刀中心运动的轨迹和方向，也是编程的轨迹和方向。确定走刀路线，主要是确定粗加工及空行程的走刀路线，因为精加工切削过程的走刀路钱基本上都是沿着零件的轮廓进行的。在数控加工中，加工路线除了要保证工件的加工精度、表面粗糙度外，还要尽量缩短空行程时间，并能简化程序。

例如在铣削外轮廓时，为防止刀具在切入，切出时产生刀痕，一般采用切线切入、切出方式以保证工件轮廓的光滑过渡，如图2.2.2所示。122.2.4确定加工路线为减少编程的程序段，提高生产率，在确定工艺路线时，应使进给路线最短。如图2.2.3a所示，按习惯应先加工均匀分布于同一圆周上的孔后，再加工另一圆孔。但对于数控机床来说，这种加工路线长，效率低，按图2.2.3b所示的进给路线加工，使走刀路线总和最短．可以节省定位时间达一倍左右。132.2.4确定加工路线在铣削内轮廓时，可以采用三种方案。其中图2.2.4a方案采用行切法．由于这种方法最后轮廓表面不是连续加工完成的，所以表面质量较差；图2.2.4b方案采用环切法，这种方法加工路线太长，效率较低；图2.2.4c方案克服了前两种方案的不足，先采用行切法，最后环切一刀，光整轮廓表面，获得了较好的效果。从数值计算的角度看，环切法的刀位计算较为复杂。若从走刀路线的长短比较，行切法略优于环切法。142.2.5切削用量及刀具的选择切削用量包括主轴转速、进给速度和切削深度等。各种机床切削用量的选择根据数控机床使用说明书、手册，并结合实践经验加以确定。1．主轴转速n主轴转速主要根据允许的切削速度确定，公式如下：n＝1000v／πD其中：D为工件或刀具的直径(mm)；v为切削速度(m/min),由刀具耐用度决定，一般为100一200m／min；n为主轴转速(rpm)。根据计算值选用机床对应的标推主轴转速，然后用S代码编入程序。152.2.5切削用量及刀具的选择切削用量包括主轴转速、进给速度和切削深度等。各种机床切削用量的选择根据数控机床使用说明书、手册，并结合实践经验加以确定。2．进给速度进给速度根据零件的加工精度、表面粗糙度和刀具、工件的材料选择，最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。在精度要求较高时，进给量应选小一些，一般在20mm/min一50mm／min范围内选取。3．切削深度主要根据机床、刀具、夹具和工件的刚性确定。在机床刚度允许的情况下，尽量选择较大的切削深度，以提高加工效率。有时为了改善表面粗糙度和加工精度，要留一点余量，以便最后精加工一次。162.2.5切削用量