數(shù)控車床

數(shù)控技術(shù)初學(xué)群體在數(shù)控機(jī)床上實(shí)訓(xùn)時(shí)，尤其是高職高專的學(xué)生，雖然相關(guān)的專業(yè)技術(shù)課程均已學(xué)習(xí)過，但由于缺乏生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，考慮問題不夠全面，很難把所學(xué)的知識(shí)相互貫通應(yīng)用好，往往造成實(shí)訓(xùn)加工的零件不能達(dá)到預(yù)期的目的。現(xiàn)通過實(shí)訓(xùn)實(shí)例就工藝與編程的結(jié)合問題進(jìn)行分析討論。

1.實(shí)訓(xùn)條件

(1)實(shí)圳設(shè)備：“GTC2E”數(shù)控車床。

(2)程序系統(tǒng)：“SANYING”數(shù)控車床模擬系統(tǒng)。

(3)實(shí)訓(xùn)實(shí)例：銼刀手柄。

(4)實(shí)例坯料：φ26mm圓木。

(5)零件圖：銼刀手柄零件圖如附圖所示。

2.工藝方案擬定過程

(1)首先要熟讀圖樣，分折零件圖可知手柄輪廓是由一個(gè)圓錐臺(tái)、一個(gè)柱面和三個(gè)圓弧連接曲面組成。確定工件坐標(biāo)原點(diǎn)并汁算出每個(gè)折點(diǎn)的坐標(biāo)以及曲線連接點(diǎn)的坐標(biāo)，見零件圖上所注。

(2)選擇刀具，主要是考慮刀具結(jié)構(gòu)和尺寸能否與工件已加工部位發(fā)生干涉，在切削中切削點(diǎn)一但偏離刀尖，就有可能發(fā)生過切。對尺寸較小的曲線輪廓可考慮使用成形刀具。

手柄是由三段圓弧連接的非單一曲線輪廓，用外圓車刀車削應(yīng)考慮車刀主偏角和副偏角的選擇，主偏角的大小決定工件的形狀，而副偏角的選擇要考慮是否與已加工表面輪廓發(fā)生干涉。經(jīng)計(jì)算副偏角應(yīng)大于13.4º，故選用主偏角為90º、副偏角為15º的外圓右偏刀和切斷刀兩種刀具。

(3)按選擇的刀具劃分工序，以外圓右偏刀為主加工刀具，應(yīng)盡可能加工出可以加工的所有部位，然后換切斷刀車錐面和切斷，并考慮切斷刀的寬度。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮李行程時(shí)間。

(4) 還應(yīng)考慮按粗、精加工劃分工序，若采用整個(gè)輪廓循環(huán)程序，編程雖然簡單，但前幾個(gè)循環(huán)中的空程太多，不利于發(fā)揮數(shù)控加工的高效率。故對右端R8mm球頭先用車錐法粗車、再同中部R30mm凹弧處用循環(huán)程序粗車。粗加工切除大部分余量后，再將其表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。

(5)合理選擇切削用量，一般是在保證加工質(zhì)量和刀具壽命的前提下，充分發(fā)揮機(jī)床性能和刀具切削性能，使切削效率最高、加工成本最低。粗加工時(shí)，多選用低的切削速度，較大的背吃刀量和進(jìn)給量；精加工時(shí)，選用高的切削速度，較小的進(jìn)給量。

數(shù)控車床

3.編程和實(shí)訓(xùn)中的考慮

(1) 依據(jù)工藝考慮進(jìn)行編程，編程就是給出工步中的每一次走刀命令。首先確定工件的坐標(biāo)原點(diǎn)(手柄右端中心點(diǎn))，并計(jì)算出每個(gè)折折點(diǎn)的坐標(biāo)以及曲線連接點(diǎn)的坐標(biāo)，見零件圖上所注。正確給出每一工步的起刀點(diǎn)，即加工某個(gè)部位時(shí)刀具的初始位置，見實(shí)例編程中的N00040、N00110、N00210、 N00300等程序。起刀點(diǎn)的正確與否直接影響編程和被加工表面輪廓的形成。

(2)按粗、精加工和所選刀具劃分工序編程，粗加工程序 N00040～N00200，去除大部分加工余量；精加工程序N00210～N00280，提高表面質(zhì)量，由T01刀(外圓右偏刀，副偏角15º)完成；車錐面和切斷程序N00300～N00340，由T02刀(切斷刀，刀寬4mm)完成。考慮切斷刀的實(shí)際工作刀尖，編程時(shí)應(yīng)考慮刀寬的影響，見實(shí)例編程中的N00300、N00320等程序。

(3)在編程中不能直接使用G00程序使刀具直達(dá)工件表面，刀具與工件表面在零接觸下也不允許使用 G00程序移動(dòng)，而應(yīng)采用G01程序，見實(shí)例編程中的N00140、N00220、N00270、N00310等程序。這樣可有效避免刀具與工件接觸可能產(chǎn)生的碰撞，避免造成刀具劃傷工件表面或刀具磨損。

(4)準(zhǔn)確對刀，數(shù)控編程是以刀尖點(diǎn)為參考沿零件輪廓的運(yùn)動(dòng)軌跡。實(shí)訓(xùn)加工前首先通過正確對刀，使刀尖坐標(biāo)與工件原點(diǎn)坐標(biāo)重合。只有這樣，才能保證刀具按編程運(yùn)行后獲得正確的零件輪廓。

(5)輸入編程模擬仿真，仿真看到的是模擬刀尖按編程刻劃出的輪廓軌跡。而在切削過程中切削刃對工件是否造成干涉，在仿真中很難反應(yīng)出來。仿真軌跡正確，最后加工出的工件輪廓不一定就完整，也就是說仿真可檢驗(yàn)編程是否正確，而不能把加工過程中的過切干涉現(xiàn)象全部反映出來。

4.實(shí)例編程

銼刀手柄在“GTC2E”數(shù)控車床上進(jìn)行加工的編程如下。

N00010  M03  S600

N00020  G00  X60  Z20

N00030  T1(外圓右偏刀，副偏角15º)

N00040  G00  X16  Z2

N00050  G24  X36  W-10  F50

N00060  U-5

N00070  U-5

N00120  G00  X37  Z2

N00130  G22  L2

N00140  C00  U-31

N00150  G0l  W-2  F60

N00160  G03  U15.2  W-5.5   R8

N00170  G03  U4.4   W-46.9  R85

N00180  G02  U2.4   W-17.6  R30

N00185  G01  U4

N00190  G00  W72

N00200  G80

N00210  G00  X0  S1000

N00220  G01  Z0  F40

N00230  G03  X15.2  Z-5.5   R8

N00240  G03  X19.6  Z-52.4  R85

N00250  G02  X22    Z-70    R30

N00260  G01  Z-95

N00270  G0l  X26

N00280  G00  X60  Z20  S500

N00290  T2(切斷刀，刀寬4mm)

N00300  G00  X24  Z-84

N00310  GOl  X17  F30

N00320  G01  X16  Z-94

N00330  G01  X0

N00340  G00  X60  Z20

N00350  M05

N00360  M02

5.結(jié)語

綜上所述，數(shù)控實(shí)訓(xùn)過程可歸納為以下幾步：零件圖分析→擬定工藝方案→編程并輸入→對刀→仿真→加工零件。在首次實(shí)訓(xùn)中不要一味追求復(fù)雜輪廓的工件，幻想把所有的程序都用上，這樣往往不易獲得成功。而應(yīng)選定幾個(gè)有代表性表面的工件來練習(xí)，亦可在此基礎(chǔ)上不斷變換練習(xí)。通過實(shí)例實(shí)訓(xùn)，能夠按零件圖擬定工藝方案、選擇刀具、編程并加工出實(shí)訓(xùn)工件，從而達(dá)到舉一反三的目的，獲得事半功倍的效果。