技术

数控车床

　　数控技术初学群体在数控机床上实训时，尤其是高职高专的学生，虽然相关的专业技术课程均已学习过，但由于缺乏生产实践经验，考虑问题不够全面，很难把所学的知识相互贯通应用好，往往造成实训加工的零件不能达到预期的目的。现通过实训实例就工艺与编程的结合问题进行分析讨论。
　　1.实训条件
　　(1)实圳设备：“GTC2E”数控车床。
　　(2)程序系统：“SANYING”数控车床模拟系统。
　　(3)实训实例：锉刀手柄。
　　(4)实例坯料：φ26mm圆木。
　　(5)零件图：锉刀手柄零件图如附图所示。

　　2.工艺方案拟定过程
　　(1)首先要熟读图样，分折零件图可知手柄轮廓是由一个圆锥台、一个柱面和三个圆弧连接曲面组成。确定工件坐标原点并汁算出每个折点的坐标以及曲线连接点的坐标，见零件图上所注。
　　(2)选择刀具，主要是考虑刀具结构和尺寸能否与工件已加工部位发生干涉，在切削中切削点一但偏离刀尖，就有可能发生过切。对尺寸较小的曲线轮廓可考虑使用成形刀具。
　　手柄是由三段圆弧连接的非单一曲线轮廓，用外圆车刀车削应考虑车刀主偏角和副偏角的选择，主偏角的大小决定工件的形状，而副偏角的选择要考虑是否与已加工表面轮廓发生干涉。经计算副偏角应大于13.4o，故选用主偏角为90o、副偏角为15o的外圆右偏刀和切断刀两种刀具。
　　(3)按选择的刀具划分工序，以外圆右偏刀为主加工刀具，应尽可能加工出可以加工的所有部位，然后换切断刀车锥面和切断，并考虑切断刀的宽度。这样可以减少换刀次数，压缩李行程时间。
　　(4) 还应考虑按粗、精加工划分工序，若采用整个轮廓循环程序，编程虽然简单，但前几个循环中的空程太多，不利于发挥数控加工的高效率。故对右端R8mm球头先用车锥法粗车、再同中部R30mm凹弧处用循环程序粗车。粗加工切除大部分余量后，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。
　　(5)合理选择切削用量，一般是在保证加工质量和刀具寿命的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高、加工成本最低。粗加工时，多选用低的切削速度，较大的背吃刀量和进给量；精加工时，选用高的切削速度，较小的进给量。

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　　3.编程和实训中的考虑
　　(1) 依据工艺考虑进行编程，编程就是给出工步中的每一次走刀命令。首先确定工件的坐标原点(手柄右端中心点)，并计算出每个折折点的坐标以及曲线连接点的坐标，见零件图上所注。正确给出每一工步的起刀点，即加工某个部位时刀具的初始位置，见实例编程中的N00040、N00110、N00210、 N00300等程序。起刀点的正确与否直接影响编程和被加工表面轮廓的形成。
　　(2)按粗、精加工和所选刀具划分工序编程，粗加工程序 N00040～N00200，去除大部分加工余量；精加工程序N00210～N00280，提高表面质量，由T01刀(外圆右偏刀，副偏角15o)完成；车锥面和切断程序N00300～N00340，由T02刀(切断刀，刀宽4mm)完成。考虑切断刀的实际工作刀尖，编程时应考虑刀宽的影响，见实例编程中的N00300、N00320等程序。
　　(3)在编程中不能直接使用G00程序使刀具直达工件表面，刀具与工件表面在零接触下也不允许使用 G00程序移动，而应采用G01程序，见实例编程中的N00140、N00220、N00270、N00310等程序。这样可有效避免刀具与工件接触可能产生的碰撞，避免造成刀具划伤工件表面或刀具磨损。
　　(4)准确对刀，数控编程是以刀尖点为参考沿零件轮廓的运动轨迹。实训加工前首先通过正确对刀，使刀尖坐标与工件原点坐标重合。只有这样，才能保证刀具按编程运行后获得正确的零件轮廓。
　　(5)输入编程模拟仿真，仿真看到的是模拟刀尖按编程刻划出的轮廓轨迹。而在切削过程中切削刃对工件是否造成干涉，在仿真中很难反应出来。仿真轨迹正确，最后加工出的工件轮廓不一定就完整，也就是说仿真可检验编程是否正确，而不能把加工过程中的过切干涉现象全部反映出来。
　　4.实例编程
　　锉刀手柄在“GTC2E”数控车床上进行加工的编程如下。
　　N00010 M03 S600
　　N00020 G00 X60 Z20
　　N00030 T1(外圆右偏刀，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(切断刀，刀宽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.结语
　　综上所述，数控实训过程可归纳为以下几步：零件图分析→拟定工艺方案→编程并输入→对刀→仿真→加工零件。在首次实训中不要一味追求复杂轮廓的工件，幻想把所有的程序都用上，这样往往不易获得成功。而应选定几个有代表性表面的工件来练习，亦可在此基础上不断变换练习。通过实例实训，能够按零件图拟定工艺方案、选择刀具、编程并加工出实训工件，从而达到举一反三的目的，获得事半功倍的效果。