数控编程的工艺处理
数控编程的工艺处理【1】
摘要:工艺处理是学好数控编程中重要环节,处理加工工艺的正确与否直接关系到加工出零件的准确性。
培养中职学生对数控加工的工艺性分析、工艺路线的确定、刀具及其切削用量的选择等等,本文探讨了数控编程中相关的工艺处理的原则及方法。
关键词:数控技术;数控编程;工艺处理
一、前 言
数控技术是用数字或计算机来操纵机械的技术.掌握数控编程中的手工编程技术,使数控机床在实际生产中发挥着普通机床无法比拟的能力,它解决了实际工作中遇到的许多复杂技术设计难题,大大提高了生产经济效益。
无论是传统的手工编程还是CAD/CAM自动软件中的自动编程,都离不开对工艺的处理。
以下是我在实训教学中总结出来的工艺处理原则及方法。
二、工艺处理的原则及方法
(一)首先选择定位基准,确定对刀原点。
在制定零件加工工艺的工艺规则中,正确的选择工艺基准有着十分重要的意义。
比如选择粗基准时,主要考虑的问题是如何使各道工序均有足够的加工余量以及工件安装的稳定性。
选择原则为:
①为了保证加工面与不加工面之间的位置要求,应选不加工面为粗基准;
②若工件上有几个不需加工的表面,应选其中与加工表面间的位置精度要求较高者为粗基准。
合理分配各加工表面的余量,为了保证各加工表面都有足够的加工余量,应选择毛坯余量最小的面为粗基准;为了保证重要加工面的余量均匀,应选择重要加工面为粗基准。
(二)确定工件的装夹原则
① 单件小批量生产时,优先选用组合夹具、可调夹具和其它通用夹具,以缩短生产准备时间和节省生产费用;
② 在成批生产时,才考虑采用专用夹具,并力求结构简单;
③ 零件的装卸要快速、方便、可靠,以缩短机床的停顿时间;
(三)加工工序划分及确定加工路线的原则。
加工方案又称工艺方案,数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。
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。
(1)工序划分的原则
①基面先行原则;
②先粗后精原则;
③先主后次原则;
④先面后孔原则。
(2)工序划分方法
① 按所用刀具划分工序。
如数控铣床。
② 按零件的装卡定位方式划分工序。
③ 按粗、精加工划分工序。
(3)加工路线确定的原则。
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。
确定加工路线是编写程序前的重要步骤,加工路线的确定应遵循以下原则。
①加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率较高。
②使数值计算简单,以减少编程工作量。
③ 应使加工路线最短,这样既可以减少程序短,又可以减少空刀时间。
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。
(四)刀具的选择。
刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。
数控加工对刀具的要求更高。
不仅要求精度高、强度大、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,并合理选择刀具结构、几何参数。
(1)刀具材料。
常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等,其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。
选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动等。
(2)数控车刀的类型与刀片选择。
为减少换刀时间和方便对刀,数控车削加工时,应尽量采用机夹可转位式车刀。
刀片形状、几何尺寸的选择,主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。
(五)确定切削用量
(1)切削用量的选择原则
①粗加工时切削用量的选择原则。
首先选取尽可能大的背吃刀量;其次要根据机床动力和刚性的限制条件等,选取尽可能大的进给量;最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。
②精加工时切削用量的选择原则。
首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量;其次根据已加工表面的粗糙度要求,选取较小的进给量;最后在保证刀具耐用度的前提下,尽可能选取较高的切削速度。
(2)切削用量的选择方法
①背吃刀量ap(mm)的选择。
根据加工余量确定,在机床允许的情况下,尽可能大。
在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大,或余量不均匀时,粗加工要分几次进给,并且应当把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。
②进给量(进给速度)f(mm/min或mm/r)的选择。
进给量(进给速度)是数控机床切削用量中的重要参数,根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素,参考切削用量(刀具)手册选取。
三、总结
随着数控技术的快速发展,无论是手工编程还是自动编程处理工艺问题就成为影响NC程序质量的决定因素。
因此,编程和加工工艺好与坏直接影响零件加工。
在数控编程的教学中,应根据学生不同心理特征,采取不同的教学方法,循序渐进地培养学生的工艺分析、工艺路线的确定能力。
培养出来的学生毕业后能很快适应工作岗位,在数控技术应用上可以独当一面。
数控车床编程中的工艺处理【2】
摘 要：本文主要探讨数控车床编程中工艺处理的内容，包括数控车削加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、刀具的选择切削用量的确定和刀具补偿方案等工艺处理等。
关键词：数控车床 车削加工 编程 工艺
数控车床编程工作中的工艺处理是一个十分重要的环节，它关系到所编零件加工程序的正确性及合理性。
由于数控加工是在加工程序的控制下自动完成的，所以对加工程序的正确性及合理性要求非常高，不能有任何差错，否则，轻则加工不出合格的零件，重则可能出现不安全事故，正因为如此，在编写程序前，编程人员必须对加工工艺过程、工艺路线、刀具选择、切削用量等进行正确合理的确定和选择。
一般来讲，数控车削加工与普通车削加工的工艺处理虽然大致相同，但又有其自身特点。
一般情况下，数控车削加工的工序内容要比普通车削加工内容复杂得多。
从编程来看，加工程序的编制要比普通车削加工编制工艺规程复杂。
因为许多在普通车床上所进行的加工是由操作者灵活掌握并随时可以调整，但在数控车床上则变成了必须在加工前事先安排好的事情，即编制好合理正确的程序，这样才能保证加工的正确性。
数控车床编程中工艺处理的内容，一般包括数控车削加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、刀具的选择和切削用量的确定等。
笔者从事数控车削加工实训教学多年，结合数控实训教学的经验与体会，根据数控车削加工的特点，对其数控编程的工艺处理中要注意的问题作如下探讨。
一、合理确定零件的加工路线
控制零件加工路线，即对数控车削加工过程中的刀位点相对于被加工工件的运动轨迹和方向进行控制。
通常在编程时确定加工路线的原则包括四个原则。
一是保持精度的原则。
能保证零件的尺寸精度和表面粗糙度的技术要求。
二是提高生产效率的原则。
尽量缩短加工路线，减少刀架空行程的时间，提高加工效率。
三是减少计算及失误的原则。
尽量使得数值计算简单，程序段数量最少，以便减少编制及修改程序工作量。
四是安全第一的原则。
加工工艺路线以不产生干涉或发生碰撞为前提。
确定合理的加工路线是制定合理的加工方案的关键。
主要考虑下面四个方面：一是加工方法的选择;二是加工工序的划分;三是加工路线的确定;四是车削加工顺序的安排。
因此，操作者应该认真分析图样，检查构成加工轮廓的几何要素有无缺陷，分析尺寸公差，表面粗糙度要求及形状和位置公差要求。
图样上出现构成加工轮廓的几何要素数据不充分，例如缺漏尺寸或尺寸封闭，造成数学处理难等问题，操作者都应在与图样的设计人员或技术管理人员讨论解决后才能进行程序的编制工作，以减少或避免不必要的失误，并针对不同的尺寸要求和表面粗糙度要求，安排先粗车再精车，先近后远或先内后外等加工方案，结合数控车床的精度，合理选择走刀路线，应用到程序的编制中。
二、合理选择对刀点、换刀点
对刀点用以确定工件坐标系相对于机床坐标系之间的关系，是与对刀基准点相重合的位置。
在编程时，选择对刀点的位置时应注意以下四点：一是要便于数学处理和简化程序编制;二是工件在机床上找正容易，加工中检查方便;三是该点的对刀误差较小，引起的加工误差最小;四是应选择在与机床约定机床间隙状态相互适应的位置上，避免在执行其自动补偿时造成“反补偿”。
对刀是数控加工中的前期操作，也是主要操作，编制加工程序时，程序原点通常设定在对刀点的位置上。
对刀点可以选择在工件上，也可以选择在工件外，但必须是与零件定位基准有一定尺寸关系，并且，应尽量方便操作者观察测量与判断，为了提高加工精度，对刀点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。
该点的位置可以由G92、G50等指令指定。
多刀加工需要换刀时，应设定换刀点，即设定刀架转位换刀的位置，通常该点设为一固定点以简化程序，也可以根据实际情况设定任意点，但换刀点应设定在工件和夹具的外部，原则是要确保刀架转位时不会碰到工件和其他部件。
三、合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量
数控车床上工件的装夹方法与普通车床大致相同，都要求合理地选择定位基准和夹紧方案。
应尽量选用已有的通用夹具，减少装夹次数，尽量做到在一次装夹中能够把零件上所有要加工的表面加工出来，工件定位基准与设计基准要尽量重合，减少定位误差对尺寸精度的影响。
在选用、调整或设计夹具时应当遵循以下三条原则。
一是尽量选用组合夹具，可调整夹具等标准化、通用化夹具，避免采用专用夹具。
二是工件在机床装夹时要快速、方便、可靠，找正容易，常采用气动、液压夹具，目的是减少车削加工的辅助时间，提高生产效率。
三是零件上的部位要外露敞开，不能因为装夹工件而影响刀具进给和切削加工。
在数控编程时，合理选用刀具也是数控车削工艺的重要内容，它包括刀具材料和刀具参数的选择。
它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
选择刀具通常要考虑工件材料、加工型面类型、机床刚性、机床加工能力、工序内容等因素。
例如，加工铸铁工件时，应选用硬质合金类刀具;加工钢料时，应选用硬质合金类刀具。
圆弧型车刀适应于精度要求较高、批量大的大凸外圆曲面或凹曲面的车削。
数控车削与普通车削的刀具选择原则相似，但应注意，数控车削加工对刀具要求更高，不仅要求精度高，刚性好，耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，否则，难以满足数控车削的加工要求，不能充分发挥数控车床的车削效率。