數(shù)控車床加工編程典型實(shí)例分析

1、 目 錄一. NC機(jī)床的構(gòu)成及基本工作原理 二. 數(shù)控機(jī)床的適用范圍三. 數(shù)控機(jī)床的適用范圍（一）定位基準(zhǔn)的選擇（二）合理選擇進(jìn)給路線（三）準(zhǔn)確掌握各種循環(huán)切削指令的加工特點(diǎn)及其對(duì)工件加工精度所產(chǎn)生的影響，并進(jìn)行合理選用。四例題分析加工下圖所示零件 （1）定位基準(zhǔn)的選擇 （2）裝夾方法和對(duì)刀點(diǎn)的選擇 （3）確定加工路線（4）選擇刀具 （5）切削用量的選擇五編寫加工程序六 程序校檢數(shù)控車床加工編程典型實(shí)例分析數(shù)控機(jī)床是一種用數(shù)字和符號(hào)構(gòu)成的數(shù)值信息控制的自動(dòng)化機(jī)床，簡(jiǎn)稱NC機(jī)床(Numerical Control Machine Tools)。數(shù)控機(jī)床是一個(gè)裝有數(shù)字式程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該數(shù)控系

2、統(tǒng)能夠邏輯的處理好嗎或其他符號(hào)編碼指令所規(guī)定的程序，這種程序控制系統(tǒng)（即數(shù)控系統(tǒng)）能自動(dòng)的閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字指令，并將其譯碼和數(shù)據(jù)局進(jìn)行處理，從而使機(jī)床完成規(guī)定的動(dòng)作。該指令是以數(shù)碼和文字嗎的形式記錄在控制介質(zhì)（如程序紙帶上），控制介質(zhì)上的信息代碼輸入數(shù)控裝置后，經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出一系列的數(shù)字控制指令現(xiàn)對(duì)機(jī)床的自動(dòng)控制。他是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。一.NC機(jī)床的構(gòu)成及基本工作原理數(shù)控編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要有人工完成的編程過(guò)程。它適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及

3、計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序段不多，編程易于實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)合等。但對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件（尤其是空間曲面組成的零件），以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時(shí)計(jì)算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯(cuò)，程序校驗(yàn)也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動(dòng)編程。所謂自動(dòng)編程即程序編制工作的大部分或全部有計(jì)算機(jī)完成，可以有效解決復(fù)雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，也要看到手工編程是自動(dòng)編程的基礎(chǔ)，自動(dòng)編程中許多核心經(jīng)驗(yàn)都來(lái)源于手工編程，二者相輔相成。二.數(shù)控機(jī)床的適用范圍現(xiàn)代大工業(yè)生產(chǎn)中已廣泛采用剛性自動(dòng)化裝置，如汽車工業(yè)中大量采用的組合機(jī)床自動(dòng)線。這類專用化的自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線

4、及自動(dòng)車間等所謂“剛性制造系統(tǒng)”適用于大批量零件的生產(chǎn)。其生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)效益好。但是，這種剛性制造系統(tǒng)很難改變已定的加工對(duì)象，適應(yīng)產(chǎn)品變化的范圍很小。數(shù)控機(jī)床是一種可編程的通用加工設(shè)備，但是因設(shè)備投資費(fèi)用較高，還不能由數(shù)控機(jī)床完全替代其他類型的設(shè)備，因此，數(shù)控機(jī)床的選用有其一定的適用范圍。數(shù)控機(jī)床最適宜加工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、精度要求較高的零件，以及產(chǎn)品更新頻繁、生產(chǎn)周期要求短的多品種小批量零件的生產(chǎn)。三.總結(jié)編程技巧隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能、精度、效率和品種的要求越來(lái)越高，單件與中小批量產(chǎn)品的比重越來(lái)越大。傳統(tǒng)的通用、專用機(jī)床和工藝裝備已經(jīng)不能很好地適應(yīng)高質(zhì)量、高效率、

5、多樣化加工的要求。而數(shù)控機(jī)床作為電子信息技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，集現(xiàn)代精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)、通信、液壓氣動(dòng)、光電等多學(xué)科技術(shù)為一體，有效地解決了復(fù)雜、精密、小批多變的零件加工問題，能滿足高質(zhì)量、高效益和多品種、小批量的柔性生產(chǎn)方式的要求，適應(yīng)各種機(jī)械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的需要，代表著當(dāng)今機(jī)械加工技術(shù)的趨勢(shì)與潮流。其中數(shù)控車床由于具有高效率、高精度和高柔性的特點(diǎn)，在機(jī)械制造業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用，成為目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。但是，要充分發(fā)揮數(shù)控車床的作用，關(guān)鍵是編程，即根據(jù)不同的零件的特點(diǎn)和精度要求，編制合理、高效的加工程序。常用的數(shù)控編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程是指從零件

6、圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要由人工完成的編程過(guò)程。它適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序段不多，編程易于實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)合等。對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件，以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件，用手工編程難以完成，因此要采用自動(dòng)編程。下面我就以FANUC0-TD系統(tǒng)為例，就數(shù)控車床零件加工中的手工編程技巧問題進(jìn)行一些講述（一）定位基準(zhǔn)的選擇在數(shù)控車削編程時(shí)，首先要選擇工件上的一點(diǎn)作為數(shù)控程序原點(diǎn)，并以此為原點(diǎn)建立一個(gè)工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的合理確定，對(duì)數(shù)控編程及加工時(shí)的工件找正都很重要。程序原點(diǎn)的選擇要盡量滿足程序編制簡(jiǎn)單，尺寸換

7、算少，引起的加工誤差小等條件。為了提高零件加工精度，方便計(jì)算和編程，我們通常將程序原點(diǎn)設(shè)定在工件軸線與工件前端面、后端面、卡爪前端面的交點(diǎn)上，盡量使編程基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)、裝配基準(zhǔn)重合。（二）合理選擇進(jìn)給路線進(jìn)給路線是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，即刀具從對(duì)刀點(diǎn)開始進(jìn)給運(yùn)動(dòng)起，直到結(jié)束加工程序后退刀返回該點(diǎn)及所經(jīng)過(guò)的路徑，是編寫程序的重要依據(jù)之一。合理地選擇進(jìn)給路線對(duì)于數(shù)控加工是很重要的。應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1. 盡量縮短進(jìn)給路線，減少空走刀行程，提高生產(chǎn)效率。(1) 巧用起刀點(diǎn)。如在循環(huán)加工中，根據(jù)工件的實(shí)際加工情況，將起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)分離，在確保安全和滿足換刀需要的前提條件下，使起刀點(diǎn)盡量靠近工件

8、，減少空走刀行程，縮短進(jìn)給路線，節(jié)省在加工過(guò)程中的執(zhí)行時(shí)間。(2) 在編制復(fù)雜輪廓的加工程序時(shí)，通過(guò)合理安排“回零”路線，使前一刀的終點(diǎn)與后一刀的起點(diǎn)間的距離盡量短，或者為零，以縮短進(jìn)給路線，提高生產(chǎn)效率。(3) 粗加工或半精加工時(shí)，毛坯余量較大，應(yīng)采用合適的循環(huán)加工方式，在兼顧被加工零件的剛性及加工工藝性等要求下，采取最短的切削進(jìn)給路線，減少空行程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低刀具磨損。2. 保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求。(1) 合理選取起刀點(diǎn)、切入點(diǎn)和切入方式，保證切入過(guò)程平穩(wěn)，沒有沖擊。為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，精加工時(shí)，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀連續(xù)加工出來(lái)。認(rèn)真考慮刀

9、具的切入和切出路線，盡量減少在輪廓處停刀，以避免切削力突然變化造成彈性變形而留下刀痕。一般應(yīng)沿著零件表面的切向切入和切出，盡量避免沿工件輪廓垂直方向進(jìn)、退刀而劃傷工件。(2) 選擇工件在加工后變形較小的路線。對(duì)細(xì)長(zhǎng)零件或薄板零件，應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后尺寸，或采取對(duì)稱去余量法安排進(jìn)給路線。在確定軸向移動(dòng)尺寸時(shí)，應(yīng)考慮刀具的引入長(zhǎng)度和超越長(zhǎng)度。(3) 對(duì)特殊零件采用“先精后粗”的加工工序。在某些特殊情況下，加工工序不按“先近后遠(yuǎn)”、“先粗后精”原則考慮，而作“先精后粗”的特殊處理，反而能更好地保證工件的尺寸公差要求。3. 保證加工過(guò)程的安全性要避免刀具與非加工面的干涉，并避免刀具與工件相撞。

10、如工件中遇槽需要加工，在編程時(shí)要注意進(jìn)退刀點(diǎn)應(yīng)與槽方向垂直，進(jìn)刀速度不能用“G0”速度。“G0”指令在退刀時(shí)盡量避免“X、Z”同時(shí)移動(dòng)使用。4. 有利于簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算，減少程序段數(shù)目和編制程序工作量在實(shí)際的生產(chǎn)操作中，經(jīng)常會(huì)碰到某一固定的加工操作重復(fù)出現(xiàn)，可以把這部分操作編寫成子程序，事先存入到存儲(chǔ)器中，根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)用，使程序編寫變得簡(jiǎn)單、快捷。對(duì)那些圖形一樣、尺寸不同或工藝路徑一樣、只是位置數(shù)據(jù)不同的系列零件的編程，可以采用宏指令編程，減少乃至免除編程時(shí)進(jìn)行煩瑣的數(shù)值計(jì)算，精簡(jiǎn)程序量。（三）準(zhǔn)確掌握各種循環(huán)切削指令的加工特點(diǎn)及其對(duì)工件加工精度所產(chǎn)生的影響，并進(jìn)行合理選用。在FANUC0-TD

11、數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控車床有十多種切削循環(huán)加工指令，每一種指令都有各自的加工特點(diǎn)，工件加工后的加工精度也有所不同，各自的編程方法也不同，我們?cè)谶x擇的時(shí)候要仔細(xì)分析，合理選用，爭(zhēng)取加工出精度高的零件。如螺紋切削循環(huán)加工就有兩種加工指令：G92直進(jìn)式切削和G76斜進(jìn)式切削。由于切削刀具進(jìn)刀方式的不同，使這兩種加工方法有所區(qū)別，各自的編程方法也不同，造成加工誤差也不同,工件加工后螺紋段的加工精度也有所不同。G92螺紋切削循環(huán)采用直進(jìn)式進(jìn)刀方式進(jìn)行螺紋切削。螺紋中徑誤差較大。但牙形精度較高，一般多用于小螺距高精度螺紋的加工。加工程序較長(zhǎng)，在加工中要經(jīng)常測(cè)量；G76螺紋切削循環(huán)采用斜進(jìn)式進(jìn)刀方式進(jìn)行螺紋切削。

12、牙形精度較差。但工藝性比較合理，編程效率較高。此加工方法一般適用于大螺距低精度螺紋的加工。在螺紋精度要求不高的情況下，此加工方法更為簡(jiǎn)捷方便。所以，我們要掌握各自的加工特點(diǎn)及適用范圍，并根據(jù)工件的加工特點(diǎn)與工件要求的精度正確靈活地選用這些切削循環(huán)指令。比如需加工高精度、大螺距的螺紋，則可采用G92、G76混用的辦法，即先用G76進(jìn)行螺紋粗加工，再用G92進(jìn)行精加工。需要注意的是粗精加工時(shí)的起刀點(diǎn)要相同，以防止螺紋亂扣的產(chǎn)生。四例題分析加工下圖所示零件（1）定位基準(zhǔn)的選擇確定坯面軸線和左端大端面為定位基準(zhǔn)(2)裝夾方法和對(duì)刀點(diǎn)的選擇采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對(duì)刀點(diǎn)先選在工件的右端面與回轉(zhuǎn)軸線

13、的交點(diǎn)。第二面選選在工件的左端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)。(3)確定加工路線 按先主后次，先精后粗的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令對(duì)外輪廓進(jìn)行粗加工，再精加工，然后車退刀槽，最后加工螺紋。然后夾右端，采用固定循環(huán)指令對(duì)外輪廓進(jìn)行粗加工，精加工錐度及R6圓弧. (4)選擇刀具零 件 名 稱軸類件平面凸臺(tái)零 件 圖 號(hào)序 號(hào)刀 具 號(hào)刀 具 加工表面刀尖半徑備注規(guī)格名稱 材料1T190º外圓粗車刀硬質(zhì)合金外圓及端面0.825×252T235º外圓精車刀硬質(zhì)合金外圓及端面0.425×253T35mm切槽刀硬質(zhì)合金退刀槽0.225×254T460

14、86;螺紋刀硬質(zhì)合金車螺紋0.225×25（5）切削用量的選擇1背吃刀量粗車循環(huán)時(shí)，確定其背吃刀量為ap=3,精車是為ap=0.5.2車直線和圓弧輪廓時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 查表取的粗車的切削速度為vc=90m/min,精車的切削速度為vc=120m/min,根據(jù)坯件直徑計(jì)算轉(zhuǎn)速 粗車：n=600/min;精車主軸轉(zhuǎn)速為n=1200/min3 車螺紋和切槽為 每分鐘400轉(zhuǎn)。（6）所選刀具及加工表面如下表,平面凸臺(tái)數(shù)控加工刀具卡（工廠）數(shù)控加工工序卡產(chǎn)品名稱 或代號(hào)零件 名稱材料零件 圖號(hào)軸45工序號(hào)程序 編號(hào)夾具 名稱夾具編號(hào)使用 設(shè)備車 間工步號(hào)工 部 內(nèi) 容刀具規(guī) 格主軸 轉(zhuǎn)速R.min

15、進(jìn) 給量Mm.r背吃 刀量Mm備 注1粗車右端各外圓及圓錐表面留0.5mm余量25×258000.32.52精車各外圓及圓錐表面成品25×2512000.10.53切5。2。5空刀成品25×255000.154車螺紋成品25×2550020.35調(diào)頭粗車圓錐及R6圓弧表面留0.5mm25×258000.32.56調(diào)頭精車圓錐及R6圓弧表面留0.5mm25×2512000.10.5編制審核批準(zhǔn)共一頁(yè)第一頁(yè)五編寫加工程序夾左端N10 G28 U0 （換刀點(diǎn)）N20 T0101 M3 S800 （掉外圓粗車刀）N30 G0 X45 Z2N4

16、0 G71 U2 R1 （調(diào)用坯料切削循環(huán)粗加工）N50 G71 P1 Q2 U0.5 W0.1 F0.3 S800N1 G0 X0 （子程序開始）G1 Z0G3 X16 -8 R8G1 Z-15G1 X26G1 X29.85 Z-17G1 Z-35G1 X33G1 X35 Z-36G1 Z-49.838 R14N2 G1 X42 Z-47 （子程序結(jié)束）N60 G0 X150 Z100N70 G28 U0N80 T0202 M3 S1800 （外圓精車刀）N90 G0 X45 Z2N100 G0 X0N110 G1 Z0N120 G3 X16 -8 R8N130 G1 Z-15N140 G1

17、 X26N150 G1 X29.85 Z-17N160 G1 Z-35N170 G1 X33N180 G1 X35 Z-36N190 G1 Z-49.838 R14N200 G1 X42 Z-47N210 G1 X48N220 G0 X150 Z150N230 G28 U0N240 T0303 M3 S500 （調(diào)切槽刀 刀寬5mm）N250 G0 X38 Z-35N260 G1 X25 F0.1N270 G1 X38 F2N280 G0 X150 Z150N290 G28 U0N300 T0404 M3 S500 （掉三角形螺紋車刀）N310 G0 X33 Z-12N320 G92 X29.

18、5 Z-33 F2N330 X29N340 X28.7N350 X28.4N360 X28.2N370 X28N380 X27.8N390 X27.7N400 G0 X150 Z150M30包銅皮 夾35外圓N10 G28 U0N20 T0101 M3 S800N30 G0 X45 Z2N40 G71 U2 R1N50 G71 P1 Q2 U0.5 W0.1 F0.3 S800N1 G0 X14G1 Z0G1 X16 Z-1G1 X26 Z-20G1 X30G1 X42 Z-26N2 G1 Z-31 N60 G0 X150 Z100N70 G28 U0N80 T0202 M3 S1800N90 G1 X48N1 G0 X14G1 Z0G1 X16 Z-1G1 X26 Z-20G1 X30G1 X42 Z-26N2 G1 Z-31 N100 G0