數控車床編程如何確定加工方案

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tags: 數控車床    時間:2014-03-11 12:49:50
數控車床編程如何確定加工方案簡介
    (一)確定加工方案的原則   加工方案又稱工藝方案,數控機床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內容。   在數控機床加工過程中,由於加工對象複雜多……
數控車床編程如何確定加工方案正文
    (一)確定加工方案的原則


加工方案又稱工藝方案,數控機床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內容。


在數控機床加工過程中,由於加工對象複雜多樣,特別是輪廓曲線的形狀及位置千變萬化,加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響,在對具體零件制定加工方案時,應該進行具體分析和區別對待,靈活處理。只有這樣,才能使所制定的加工方案合理,從而達到質量優、效率高和成本低的目的。


制定加工方案的一般原則為:先粗后精,先近后遠,先內后外,程序段最少,走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。


(1)先粗后精


為了提高生產效率並保證零件的精加工質量,在切削加工時,應先安排粗加工工序,在較短的時間內,將精加工前大量的加工余量(如圖3- 4中的虛線內所示部分)去掉,同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。當粗加工工序安排完后,應接著安排換刀後進行的半精加工和精加工。其中,安排半精加工的目的是,當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時,則可安排半精加工作為過渡性工序,以便使精加工余量小而均勻。


在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時,其零件的最終輪廓應由最後一刀連續加工而成。這時,加工刀具的進退刀位置要考慮妥當,盡量不要在連續的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓,以免因切削力突然變化而造成彈性變形,致使光滑連接輪廓上產生表面划傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。


(2)先近后遠


這裡所說的遠與近,是按加工部位相對於對刀點的距離大小而言的。在一般情況下,特別是在粗加工時,通常安排離對刀點近的部位先加工,離對刀點遠的部位后加工,以便縮短刀具移動距離,減少空行程時間。對於車削加工,先近后遠有利於保持毛坯件或半成品件的剛性,改善其切削條件。


(3)先內后外


對既要加工內表面(內型、腔),又要加工外表面的零件,在制定其加工方案時,通常應安排先加工內型和內腔,后加工外表面。這是因為控制內表面的尺寸和形狀較困難,刀具剛性相應較差,刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低,以及在加工中清除切屑較困難等。


(4)走刀路線最短


確定走刀路線的工作重點,主要用於確定粗加工及空行程的走刀路線,因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的。


走刀路線泛指刀具從對刀點(或機床固定原點)開始運動起,直至返回該點並結束加工程序所經過的路徑,包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。


在保證加工質量的前提下,使加工程序具有最短的走刀路線,不僅可以節省整個加工過程的執行時間,還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構滑動部件的磨損等。


優化工藝方案除了依靠大量的實踐經驗外,還應善於分析,必要時可輔以一些簡單計算。


上述原則並不是一成不變的,對於某些特殊情況,則需要採取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工,才能保證其加工精度與質量。這些都有賴於編程者實際加工經驗的不斷積累與學習。


(二)加工路線與加工余量的關係


在數控車床還未達到普及使用的條件下,一般應把毛坯件上過多的余量,特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數控車床加工時,則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序對余量過多的部位先作一定的切削加工。


(1)對大余量毛坯進行階梯切削時的加工路線


(2)分層切削時刀具的終止位置


(三)車螺紋時的主軸轉速


數控車床加工螺紋時,因其傳動鏈的改變,原則上其轉速只要能保證主軸每轉一周時,刀具沿主進給軸(多為Z軸)方向位移一個螺距即可,不應受到限制。但數控車床加工螺紋時,會受到以下幾方面的影響:


(1)螺紋加工程序段中指令的螺距(導程)值,相當於以進給量(mm/r)表示的進給速度F,如果將機床的主軸轉速選擇過高,其換算后的進給速度(mm/min)則必定大大超過正常值;


(2)刀具在其位移的始/終,都將受到伺服驅動系統升/降頻率和數控裝置插補運算速度的約束,由於升/降頻特性滿足不了加工需要等原因,則可能因主進給運動產生出的「超前」和「滯后」而導致部分螺牙的螺距不符合要求;


(3)車削螺紋必須通過主軸的同步運行功能而實現,即車削螺紋需要有主軸脈衝發生器(編碼器)。當其主軸轉速選擇過高,通過編碼器發出的定位脈衝(即主軸每轉一周時所發出的一個基準脈衝信號)將可能因「過沖」(特別是當編碼器的質量不穩定時)而導致工件螺紋產生亂扣。因此,車螺紋時,主軸轉速的確定應遵循以下幾個原則:(1)在保證生產效率和正常切削的情況下,宜選擇較低的主軸轉速;(2)當螺紋加工程序段中的導入長度δ1和切出長度δ2(如圖所示)考慮比較充裕,即螺紋進給距離超過圖樣上規定螺紋的長度較大時,可選擇適當高一些的主軸轉速;(3)當編碼器所規定的允許工作轉速超過機床所規定主軸的最大轉速時,則可選擇盡量高一些的主軸轉速;(4)通常情況下,車螺紋時的主軸轉速(n螺)應按其機床或數控系統說明書中規定的計算式進行確定,其計算式多為:n螺≤n允/L(r/min)式中n允—編碼器允許的最高工作轉速(r/min);L—工件螺紋的螺距(或導程,mm)。

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