數(shù)控加工關鍵因素分析

1、數(shù)控加工中關鍵因素分析數(shù)控加工作為一種先進的加工方法，被廣泛地用于航空工業(yè)、艦船工業(yè)、電子工業(yè)等高精度，復雜零件的加工生產(chǎn)。在數(shù)控加工中，從零件圖紙到加工出合格的零件，是一環(huán)套一環(huán)既復雜而又嚴密的過程。每個階段的某個環(huán)節(jié)出問題，都會使加工過程中斷。下面結合具體加工實例分3 個階段，對數(shù)控加工過程中一些關鍵因素進行分析，以使我們能對數(shù)控 加工加深了解，對加工生產(chǎn)有所幫助。1 工藝處理階段一般所用的數(shù)控機床，大多都不具備工藝處理能力。數(shù)控加工工藝處理的目的和普通機床類似。但由于數(shù)控機床加工過程的每一細節(jié)都必須預先確定，加工自動完成。因此，與普通機床的工藝準備相比，有著其自身的特點。1.1 對刀和換

2、刀普通機床加工零件時， 刀具與工件的位置關系是通過量具與手輪相互配合加以確立的，如果刀具位置不正確，可由操作者隨時加以調(diào)整。而數(shù)控加工, 一次裝夾，有多把刀具參與加工，為確立各個刀型等參數(shù)輸入到計算機中，計算機通過坐標變換，使每把刀具與工件建立起對應關系。對于普通加工，對 刀問題不作為重要因素考慮。對于數(shù)控加工，只要使用程序加工，就必須對刀， 否則就會發(fā)生嚴重后果。 普通加工換刀往往是通過操作感覺來控制，而數(shù)控加工必須認真考慮換刀位置，以防發(fā)生碰撞。1.2 裝夾方式的選擇考慮到數(shù)控加工每次裝夾都必須重新對刀，這樣會大大增加輔助加工時間，影響加工效率， 同時也是對數(shù)控機床功能的 “浪費” 。 所

3、以， 在數(shù)控加工中，盡可能做到一次裝夾后，能加工出全部的待加工表面，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的功效?，F(xiàn)以某零件部分加工過程予以說明。設備：紹布林數(shù)控加工中心。刀具： 粗車外因刀、 精車外因刀、 粗扎糟刀、 精扎槽刀、 中心鉆、鉆頭、鏈刀、切斷刀。夾具：氣動三爪卡盤。零件加工表面如圖1所示，用粗實線表示。加工路線：毛坯（棒料）粗車端面、外因中心孔鉆孔粗扎梢精扎梢鏗孔精車外圓、端面切斷。采用數(shù)控機床完成上述加工只需一次裝夾，而用普通機床加工，通常需 4次裝夾。1.3 刀具設計與普通加工刀具相比，數(shù)控加工的刀具有以下的特點。(1)數(shù)控加工簡化了刀具設計以加工實例分析，加工表面如圖2所示，用粗實線表示。為了

4、保證位置、尺寸精度，普通加工只能采用雙刃成型刀，利用車刀本身的 精度，來保證零件的加工精度。而采用數(shù)控加工，由于機床能夠準確地控制 刀具位置，所以可以采用單刃刀代替雙刃成型刀。為此而設計的單刃扎梢刀, 很好地完成了零件的加工。(2)特殊刀具的設計上面分析了數(shù)控機床的使用簡化了刀具設計， 然而并不是說數(shù)控加工的刀具簡單。因為數(shù)控機床承擔的是那些普通機床加工困難，甚至無法加工的各種 特殊的零件加工實例如圖3,用粗實線表示。為了對&、前、CD、灰、EF、所.GH所組成的曲面進行連續(xù)加工，沒有現(xiàn)成的刀具可供選擇，需要專門設計。設計時要考慮曲面的組成，走刀路線、最小圓弧、凹凸變化、是否會發(fā)生干涉

5、等因素?？紤]到曲面加工是未來數(shù)控加工的方向，針對此曲面加工，設計了 3種刀具，其刀具結構如圖4、圖5、圖6所示。圖4其中圖4、圖5已加工出實物。并用圖4所示的刀具對零件 試切，達到了連 續(xù)加工的目的。2數(shù)學處理階段2.1 計算工作通常情況下，零件圖的坐標選取與加工程序中的坐標選取不一致，這時就需 要對坐標進行換算， 同時零件圖所給出的尺寸并不一定是程序所需要的這時要根據(jù)機床特點，計算出程序所需的坐標。對于那些比較復雜的由直線、圓弧所組成的曲面要計算出直線的起點和終點、圓弧起點和終點、圓心坐標。2.2 刀具刃心的運動軌跡分析現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機床 的數(shù)控系統(tǒng)具有補償功能，可以按照零件圖的輪廓直接編程

6、。但是，加工中常常會出現(xiàn)特殊情況，特別是加工連續(xù)曲面時，刀具與工件容易發(fā)生干涉( 發(fā)生碰撞 ) ，有時刀具補償功能無法使用，這時就必須對刀具刃心 的運動軌跡進行分析。仍以圖 3 零件為例進行分析：使用設備：紹布林加工中心。(1) 半圓弧刀加工的刃心運動軌跡根據(jù)刀具的運動性質(zhì)和加工路線的分析，我們找到了刀具刃心運動軌跡與零件輪廓之間的對應關系， 是一組與零件輪廓對應的平行線段、同心圓、偏心圓所組成的連續(xù)曲線，其對應關系如圖所示。A(X'Z)AYXa亨 Za+R刀)B(Xb.Zb)BYXjsTR刀.Zh+RMC(XjZc)C(Xc2R：j, Zf)D(Xd，Zd>D'Xd，Z

7、d+Rjj)EtXe，Ze)EYXe. Ze+R刀)F(Xf + 2f)F'(Xf，Zf + Rtj )G(Xg，Zg)G'(Xj Zg+Rjj)H(Xh.Zh) H,(Xh-2R刀，Zh)分析結論與半圓弧刀相同。刀具圓心的軌跡點A(Xa,Za)AHX人,Za + R萬1BCXbfZh)ZRtj t Zd+Rjj)、一很刃，炎)DXn,2nlD,(Xu, Zrr卜 R/i)ECX£.Zt)E 左十R刀)FIX.,ZQFCa + Zr乃 Cusct；以十 R“ 2r Siuc-rTOG<Xc，2c) GJ(Xu4 2rj Cr 4； + R；J -I- 2rn S

8、ina - r7i ) H<Xh *Zh ) H"Kh - 2Rn + 2)3 程序階段 程序是數(shù)控機床唯一能夠識別的語言，它向機床 發(fā)出一條一條加工指令，控制著機床的每一步驟，程度的好壞直接影響到加工的質(zhì)量和效率。這就需要在 全面了解機床性能，加工的每一環(huán)節(jié)以及必要的相關知識的基礎上，通過不斷的實踐，提高編程技能。 3.1 合理使用數(shù)控機床的固有程序 數(shù)控機床性能的不斷提高，不僅僅體現(xiàn)在機械性能方面，而且更重要的是體現(xiàn)在軟件的服務功能上。對于一般的加工內(nèi)容，系統(tǒng)中都備有成熟的加工程序。合理選用系統(tǒng)的固有程序為加工服務，是編程工作中一項很重要的工作。 3.2 程序經(jīng)管 按照刀具

9、軌跡或數(shù)據(jù)處理得到的數(shù)據(jù)及有關文 件，根據(jù)數(shù)控機床特定的指令代碼，編寫零件的加工 程序，它記錄著各種信息，不僅包含著加工方法，加 工決竅，而且還反映出一個單位的加工能力和加工水平。應該使其作為一個特殊的技術文件妥善保管并存檔。對于編程人員，可調(diào)用此技術文件減小工作量；對于生產(chǎn)經(jīng)管者，可有效控制生產(chǎn)過程。通常情況 下，是把常用的程序輸?shù)接嬎銠C控制系統(tǒng)。對常用零 件的加工程序，記錄下各個程序的零件名稱。對于不常用的程序，要用書面的形式記錄下來。對程序中容 易出現(xiàn)問題的地方加上必要的說明，以備將來使用。 3.3 巧用參數(shù)編程解決實際加工問題零件的加工內(nèi)容：內(nèi)孔及圓弧底面。 所用設備：上海數(shù)控儀表車床。 在加工一般圓弧時，通常采用調(diào)用G66方式循環(huán)程序，其刀具運動軌跡如圖 9,實際加工中發(fā)現(xiàn)，由于刀具刀尖強度比較弱，刀具運動到尖角處，刀具雙向受力，刀具耐用度很差。工藝分析結果，最好采用如圖 10 的加工路線。這時如果采用直接編程，每次進刀