配合零件的加工与工艺

摘 要 ：数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一,通常包括分析零件图样,确定加工工艺过程；计算走刀轨迹,得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切.有手工编程和自动编程两种方法.总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程.

关 键 词 ：数控编程；工艺分析

数控机床是一种使用数字信息控制机床按给定的运动规律进行自动加工零件的机电一体化加工设备.数控加工的实质就是通过用特定方式下的数字信息去自动控制机械装置进行工作.数控机床是数字控制技术与机床相结合的产物,机床数控技术是通过数控机床加工技术而实现的,应用数控技术的关键在于用好数控机床.

数控编程概述

在普通机床上加工零件时,一般是由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工工艺规程.在工艺规程中制订出零件的加工工序切削用量机床的规格及刀具夹具等内容.操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床,加工图样给定的零件.也就是说零件的加工过程是由人工完成.例如开车、停车、改变主轴转速、改变进给速度和方向、切削液开、关等都是由工人手工操纵的.

数控机床与以上机床是不一样的.它是按照事先编制好的加工程序,自动地对被加工零件进行加工.我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等）按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单,再把这一程序单中的内容记录在控制介质上,然后输入到数控机床的数控装置中,从而指挥机床加工零件.这种零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制.

数控编程的内容与步骤

1.数控编程的内容

数控编程的主要内容有：分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、校对程序及首件试切.

2.数控编程的步骤

（1）分析图样、确定加工工艺过程 在确定加工过程时,编程人员要根据图样对工件的形状、尺寸、技术要求进行分析,然后选择加工方案、确定加工顺序、加工路线、装卡方式、刀具及切削参数,同时还要考虑所用数控机床的指令功能,充分发挥机床的效能,加工路线要短,要正确选择对刀点、换刀点、减少换刀次数.

（2）数值计算.根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系,计算零件粗、精加工、各运动轨迹,得到刀位数据.对于点位控制的数控机床,一般不需要计算.只是当零件图样坐标系与编程坐标系不一定时,才需要对坐标进行换算.

（3）编写零件加工程序单.加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后,编程人员可以根据数控系统规定的功能指令代码及程序段格式,逐段编写加工程序单.

（4）制备控制介质.制备控制介质,即把编制好的程序单上内容记录在控制介质上作为数控装置的输入信息.

（5）程序效验与首件试切.程序单和制备好的控制介质必须经过校验和试切才能正式使用.校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控装置中,让机床空运转,即以笔代刀,以坐标代替工件,画出加工路线,以检查机床的运动轨迹是否正确.

数控编程的种类

1.零件实例分析

数控机床中的一种主要功能是加工平面类零件,而加工的过程是先编程后加工,编程前先要进行工艺分析,确定加工工艺路线,针对所选用的数控系统指令的特点,确定编程的方法.目前数控编程一般分为手动编程,自动编程和计算机高级语言编程.下面通过加工图1所示工件,选取其中薄壁部分来阐述薄壁零件数控编程的特点和薄壁零件的加工方法.

2.手工编程方法分析

以FANUC数控系统为例,采用G代码的编程方法.

采用单一指令GO1代码编程,G01指令是一种单一动作的G代码,一个指令只表达了一个动作,因而编程时不但要算出精加工时的轮廓路线的各节点坐标,而且也要根据粗加工时设计的路线,计算出每条粗加工路线的各节点坐标,因而编程前要做的准备工作多,而且进刀和退刀路线都要通过G0代码编制,因而程序编制起来较复杂.但该指令编程时由于编程路线完全由编程者控制,因而可以很灵活地控制进退刀路线.所以程序运行时空刀路线最短,加工效率高,适用于各种毛坯件的加工编程.

在编程中加入宏程序变量以进行小量多次加工防止因切削量过大导致薄壁变形从而使产品报废.

粗加工完后去除轮廓内多于材料,然后采用钨钢刀具更改粗加工程序的转速及进给倍率进行精加工.精加工时须少量更改补偿半径同时使用凸件进行配合以达到最好的配合效果.但在配合时不宜用力过大防止使薄壁弯曲变形.

3.Master CAM软件自动编程

除了用传统的手工编程的方法可以完成程序的编制外,也可以用相应的软件进行自动编程,自动编程的方法是在相应的软件里画出所要加工的轮廓线,根据给定的轮廓线,选择合适的刀具路线,自动生成刀具运动轨迹并后处理生成加工程序.整个过程由软件内相应的功能完成.其特点是编程快捷简单,不需要计算节点坐标,加工路线优化,加工效率高,后处理的程序全部采用单一指令代码,程序较长.但需要编程人员掌握相应的软件应用知识,即对编程人员的知识基础要求相对较高,下面是利用Master CAM软件编程所得的程序.

G01指令编程特点：是一种直线逼近法编程方法,全部采用直线插补方法粗加工工件,编程复杂,程序较长,需计算的工艺坐标点多,因而编程时间长,但加工效率高,空运行路径最少,特别适用于批量较大的工件的加工情况,适合各种毛坯件的编程加工.

利用自动编程的方法编制程序,适合编制一些较复杂的加工零件,对于一些规模较大的企业,设有专门的编程人员,且是批量生产工件时,这种编程方法会起到提高加工效率的作用,其优点尤为突出.因此,如何编制薄壁零件铣削加工程序,要根据生产的实际条件,选用合适的G代码和编程方式.使机床和数控系统充分发挥其应有的作用.

结论

从以上内容来看,作为一名编程人员,不但要熟悉数控机床的结构、数控系统的功能及标准,要熟悉零件的加工工艺、装夹方法、刀具、切削用量的选择等方面的知识.配合零件的加工要求合理安排工艺,选择合适切削用量、切削速度,同时根据不同产品选择不同的编程方法,做到编制的程序最实用.