论文部分内容阅读
摘 要：在数控车床加工程序编制中，应选择合理的加工路线，编制恰当的加工程序；在训练学生编程时，应注意理论联系实际，做到编制的程序最实用。
关键词：数控车床 程序编制 教学
在数控车削中，程序贯穿整个零件的加工过程。每个人的加工工艺过程不同，编制加工程序也各不相同，但最终的目的是在保证加工质量的前提下，尽量提高数控车床的生产效率，因此对于选择最合理的加工路线显得尤为重要。在数控加工训练教学中，应从分析零件图样入手，确定走刀路线，编制加工程序。
一、指导学生分析零件图样是学会编制程序的基础
分析零件图样是工艺准备中的首要工作，直接影响零件的编制及加工结果。在教学中，应当指导学生学会对零件图样的分析，一般情况下，主要包括以下几项内容：
分析加工轮廓的尺寸链：主要目的是对图样尺寸链进行分析、计算和处理。
分析尺寸精度要求：主要目的是确定尺寸精度的加工工艺，并依此选择合适的刀具，确定切削用量等。
分析形状和位置公差要求：对于数控车床切削加工中，零件的形状和位置误差主要受车床机械运动副精度的影响。如：在车削中，沿Z坐标轴运动的方向与其主轴轴线不平形时，则无法保证圆柱度这一形状公差要求；沿X坐标轴运动的方向与其主轴轴线不垂直时，则无法保证垂直度这一位置公差要求。因此，进行编程前要考虑进行技术处理的有关方案。
分析零件的其它因素：如零件的表面粗糙度要求、材料与热处理要求、毛坯的要求、件数的要求都是对工序安排及走刀路线的确定等不可忽视的因素。
二、合理确定走刀路线，并使其最短，是学会编制程序的保证
所谓走刀路线泛指刀具从对刀点开始运动起，直到返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。确定走刀路线的工作是加工程序编制的重点，由于精加工切削程序走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，所以主要内容是确定粗加工及空行程的走刀路线。使走刀路线最短，可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损。因此，在教学中应指导学生学会合理确定走刀路线，并使其最短。
如下图1所示，为三种车锥方法，用矩形循环命令进行加工。在教学中我让学生来分析走刀路线合理性。（此问题较为简单，在此不作详述）
显然，上述三种切削路线中，如果起刀点相同，则平行法车锥体路线最合理（即第1种方法），生产中常用此法进行加工。
三、合理调用G命令，使程序段最少，是学会编制程序的关键
按照每个单独的几何要素(即直线、斜线和圆弧等)分别编制出相应的加工程序，其构成加工程序的各条程序即程序段。在加工程序的编制工作中，总是希望以最少的程序段数即可实现对零件的加工，以使程序简洁，减少出错的几率及提高编程工作的效率。选择合理的G命令，可以使程序段减少，但也要兼顾走刀路线最短。如加工上图1的零件，如果毛坯均为棒料，可以用直线插补命令G01进行编程，与图2b用G90命令确定路线相同，但编程复杂，程序段较多，常用于精加工程序中。还可以用复合循环命令G71进行编程，首先走矩形循环进给路线，最后两刀走最终轮廓线，走刀路线不是很长，且切削量相同，切削力均匀，与G70命令合用还可以使程序编制简单，编程时常用。所以在编程中要灵活应用，选用合理的G命令进行程序编制。
02
四、合理安排“回零”路线是学会编制程序的重点
在编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”指令（即返回对刀点），使其全返回对刀点位置，然后在执行后续程序。这样会增加走刀距离，降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即满足走刀路线最短的要求。
五、合理选择切削用量是学会编制程序的难点
数控车削中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动大小的重要参数，包括切削深度、主轴转速、进给速度。数控车床加工的零件往往较复杂，切削用量按一定的原则初定后，还应结合零件实际加工情况随时进行调整，调整方法是利用数控车床的操作面板上各种倍率开关，随时进行调整，来实现切削用量的合理配置。这对初学者来说具有一定的难度，这也是教学中的一个难点。
六、编程中对几个细节问题的处理要恰当
1. 注意G04的合理使用
G04为暂停指令，其作用是刀具在一个指令的时间内暂停加工。该指令由于不做实际的切削运动，常常被忽略。但它在对于保证加工精度及在切槽、钻孔改变运动等方面都有好处。
2. 粗精加工分开编程
为了提高零件的精度并保证生产效率，车削工件轮廓的最后一刀，通常由精车刀来连续加工完成，因此，粗精加工应分开编程。并且，刀具的进、退位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中切入切出或换刀及停顿，以免因切削力的突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接的轮廓上产生划伤、形状突变或滞留刀痕等。
3. 编程时常取零件要求尺寸的中值作为编程尺寸依据
如果遇到比机床所规定的最小编程单位还要小的数值时，应尽量向其最大实体尺寸靠拢并圆整。
4. 编程时尽量符合各点重合的原则
编程的原点要和设计的基准、对刀点的位置尽量重合起来，减少由于基准不重合所带来的加工误差。
5. 巧妙利用切断刀倒角
对切断面带一倒角的零件，在批量车削加工中比较普遍，为了便于切断并避免掉头倒角，可利用切断刀同时完成车倒角和切断两个工序，效果较好。
总之，数控车床的编程总原则是先粗后精、先近后远、先内后外、程序段最少、走刀路线最短，这就要求在训练学生编程时，应注意理论联系实际，做到编制的程序最实用。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
关键词：数控车床 程序编制 教学
在数控车削中，程序贯穿整个零件的加工过程。每个人的加工工艺过程不同，编制加工程序也各不相同，但最终的目的是在保证加工质量的前提下，尽量提高数控车床的生产效率，因此对于选择最合理的加工路线显得尤为重要。在数控加工训练教学中，应从分析零件图样入手，确定走刀路线，编制加工程序。
一、指导学生分析零件图样是学会编制程序的基础
分析零件图样是工艺准备中的首要工作，直接影响零件的编制及加工结果。在教学中，应当指导学生学会对零件图样的分析，一般情况下，主要包括以下几项内容：
分析加工轮廓的尺寸链：主要目的是对图样尺寸链进行分析、计算和处理。
分析尺寸精度要求：主要目的是确定尺寸精度的加工工艺，并依此选择合适的刀具，确定切削用量等。
分析形状和位置公差要求：对于数控车床切削加工中，零件的形状和位置误差主要受车床机械运动副精度的影响。如：在车削中，沿Z坐标轴运动的方向与其主轴轴线不平形时，则无法保证圆柱度这一形状公差要求；沿X坐标轴运动的方向与其主轴轴线不垂直时，则无法保证垂直度这一位置公差要求。因此，进行编程前要考虑进行技术处理的有关方案。
分析零件的其它因素：如零件的表面粗糙度要求、材料与热处理要求、毛坯的要求、件数的要求都是对工序安排及走刀路线的确定等不可忽视的因素。
二、合理确定走刀路线，并使其最短，是学会编制程序的保证
所谓走刀路线泛指刀具从对刀点开始运动起，直到返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。确定走刀路线的工作是加工程序编制的重点，由于精加工切削程序走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，所以主要内容是确定粗加工及空行程的走刀路线。使走刀路线最短，可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损。因此，在教学中应指导学生学会合理确定走刀路线，并使其最短。
如下图1所示，为三种车锥方法，用矩形循环命令进行加工。在教学中我让学生来分析走刀路线合理性。（此问题较为简单，在此不作详述）
显然，上述三种切削路线中，如果起刀点相同，则平行法车锥体路线最合理（即第1种方法），生产中常用此法进行加工。
三、合理调用G命令，使程序段最少，是学会编制程序的关键
按照每个单独的几何要素(即直线、斜线和圆弧等)分别编制出相应的加工程序，其构成加工程序的各条程序即程序段。在加工程序的编制工作中，总是希望以最少的程序段数即可实现对零件的加工，以使程序简洁，减少出错的几率及提高编程工作的效率。选择合理的G命令，可以使程序段减少，但也要兼顾走刀路线最短。如加工上图1的零件，如果毛坯均为棒料，可以用直线插补命令G01进行编程，与图2b用G90命令确定路线相同，但编程复杂，程序段较多，常用于精加工程序中。还可以用复合循环命令G71进行编程，首先走矩形循环进给路线，最后两刀走最终轮廓线，走刀路线不是很长，且切削量相同，切削力均匀，与G70命令合用还可以使程序编制简单，编程时常用。所以在编程中要灵活应用，选用合理的G命令进行程序编制。
02
四、合理安排“回零”路线是学会编制程序的重点
在编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”指令（即返回对刀点），使其全返回对刀点位置，然后在执行后续程序。这样会增加走刀距离，降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即满足走刀路线最短的要求。
五、合理选择切削用量是学会编制程序的难点
数控车削中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动大小的重要参数，包括切削深度、主轴转速、进给速度。数控车床加工的零件往往较复杂，切削用量按一定的原则初定后，还应结合零件实际加工情况随时进行调整，调整方法是利用数控车床的操作面板上各种倍率开关，随时进行调整，来实现切削用量的合理配置。这对初学者来说具有一定的难度，这也是教学中的一个难点。
六、编程中对几个细节问题的处理要恰当
1. 注意G04的合理使用
G04为暂停指令，其作用是刀具在一个指令的时间内暂停加工。该指令由于不做实际的切削运动，常常被忽略。但它在对于保证加工精度及在切槽、钻孔改变运动等方面都有好处。
2. 粗精加工分开编程
为了提高零件的精度并保证生产效率，车削工件轮廓的最后一刀，通常由精车刀来连续加工完成，因此，粗精加工应分开编程。并且，刀具的进、退位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中切入切出或换刀及停顿，以免因切削力的突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接的轮廓上产生划伤、形状突变或滞留刀痕等。
3. 编程时常取零件要求尺寸的中值作为编程尺寸依据
如果遇到比机床所规定的最小编程单位还要小的数值时，应尽量向其最大实体尺寸靠拢并圆整。
4. 编程时尽量符合各点重合的原则
编程的原点要和设计的基准、对刀点的位置尽量重合起来，减少由于基准不重合所带来的加工误差。
5. 巧妙利用切断刀倒角
对切断面带一倒角的零件，在批量车削加工中比较普遍，为了便于切断并避免掉头倒角，可利用切断刀同时完成车倒角和切断两个工序，效果较好。
总之，数控车床的编程总原则是先粗后精、先近后远、先内后外、程序段最少、走刀路线最短，这就要求在训练学生编程时，应注意理论联系实际，做到编制的程序最实用。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”