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1. 引言 高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)和先進(jìn)的制造技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前衡量一個(gè)國(guó)家綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的重要標(biāo)志之一，成為一個(gè)國(guó)家在競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際市場(chǎng)上獲勝的關(guān)鍵因素。隨著我國(guó)從制造業(yè)大國(guó)走向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的步伐的加快，掌握以數(shù)控技術(shù)為主的先進(jìn)制造技術(shù)，提高計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）的技術(shù)水平成為一個(gè)制造企業(yè)持續(xù)進(jìn)步，賴(lài)以生存的重要支撐。 2. 數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn) 數(shù)控車(chē)床是目前國(guó)內(nèi)數(shù)量最多，應(yīng)用最廣數(shù)控機(jī)床，由于采用了數(shù)控系統(tǒng)作為控制核心，利用伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)溜板和刀架實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)鏈與普通車(chē)床相比也更短，總體結(jié)構(gòu)剛性好，抗振性好。與普通車(chē)削相比，數(shù)控車(chē)削具有以下特點(diǎn)： （1） 可以加工具有復(fù)雜型面的工件 在數(shù)控車(chē)床上零件，零件的形狀主要取決于加工程序，因此只要能編寫(xiě)程序，無(wú)論工件多么復(fù)雜都能加工。 （2） 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定 因?yàn)閿?shù)控車(chē)床本身的精度比普通車(chē)床高，一般數(shù)控車(chē)床的定位精度為±0.01mm，重復(fù)定位精度為±0.005mm，在加工過(guò)程中操作人員不參與，所以消除了操作者的人為誤差，工件的加工精度全部由數(shù)控機(jī)床保證；又因?yàn)閿?shù)控車(chē)削加工采用工序集中，減少了工件多次裝夾對(duì)加工精度的影響，所以工件的精度高，尺寸一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。 （3） 生產(chǎn)效率高 數(shù)控車(chē)削加工可有效地減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間。由于數(shù)控車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、快速定位速度高，通過(guò)合理選擇切削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，可以減少零件的加工時(shí)間。此外，數(shù)控車(chē)削加工一般采用通用或組合夾具，加工過(guò)程中能進(jìn)行自動(dòng)換刀，減少了輔助時(shí)間。綜合上述幾方面，數(shù)控車(chē)削加工的生產(chǎn)效率高。 （4） 改善勞動(dòng)條件 在數(shù)控車(chē)床上從事加工的操作者，其主要任務(wù)是編輯程序、輸入程序、裝卸零件、準(zhǔn)備刀具、觀測(cè)加工狀態(tài)、檢驗(yàn)零件等，勞動(dòng)強(qiáng)度極大降低。此外，數(shù)控車(chē)床一般是封閉式加工，既清潔，又安全，勞動(dòng)條件得到了改善。 （5） 有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 數(shù)控車(chē)削加工可預(yù)先估算加工工件所需的時(shí)間，相同工件所用時(shí)間基本一致，因此，工時(shí)和工時(shí)費(fèi)用可以精確估計(jì)。這有利于編制生產(chǎn)進(jìn)度表，有利于均衡生產(chǎn)和取得更高的預(yù)計(jì)產(chǎn)量；此外，數(shù)控車(chē)削加工所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化管理。這些均有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。 基于上述原因，認(rèn)真研究和改進(jìn)數(shù)控車(chē)削加工工藝過(guò)程及編程分析，對(duì)提高生產(chǎn)效率，提升員工素質(zhì)，增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有著十分重要的意義。 3. 零件圖工藝分析 零件圖如圖1所示： 圖1：軸零件圖 由圖1知，零件材料為45鋼，無(wú)熱處理和硬度要求。該零件由圓柱、圓錐、圓弧、內(nèi)螺紋、外螺紋、內(nèi)孔等組成，其中外徑尺寸及內(nèi)孔尺寸有較高的尺寸要求和表面粗糙度要求。內(nèi)外螺紋均為細(xì)牙螺紋，有較高的公差等級(jí)要求。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無(wú)熱處理和硬度要求。通過(guò)分析，可采用以下幾點(diǎn)工藝措施： （1）對(duì)圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時(shí)不必取平均值，而全部取基本尺寸即可。 （2）在輪廓曲線上，有一處橢圓圓弧，加工中需改變進(jìn)給方向的輪廓曲線。因此，在加工時(shí)應(yīng)給機(jī)械間隙補(bǔ)償以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性。 （3）由圖紙分析，此零件需換向加工（四次裝夾），因此需分設(shè)坐標(biāo)系。為保證其表面無(wú)夾傷痕跡，便于加工，加工前應(yīng)作專(zhuān)用夾具如圖2所示： 圖2 夾具 4. 設(shè)備的選定 選取普利森集團(tuán)出品的CKD6126B型數(shù)控機(jī)床作為加工設(shè)備，此機(jī)床是普利森集團(tuán)于2005年開(kāi)發(fā)的數(shù)控車(chē)床，其外形圖如圖3所示： 圖3 CKD6126B數(shù)控車(chē)床外形圖 圖4 KND100T外形圖 CKD6126B型數(shù)控車(chē)床通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制，可對(duì)加工范圍內(nèi)的各種內(nèi)孔、外圓、圓錐面、圓弧面及螺紋進(jìn)行加工。機(jī)床床身采用樹(shù)脂砂造型，導(dǎo)軌經(jīng)過(guò)超音頻淬火和精密磨削。主運(yùn)動(dòng)通過(guò)松下變頻器及變頻電機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。數(shù)控系統(tǒng)選用KND100T系統(tǒng)，其外形圖如圖4所示： 進(jìn)給采用交流伺服驅(qū)動(dòng)。機(jī)床配備有手搖脈沖發(fā)生器。機(jī)床防護(hù)采用全封閉防護(hù)。機(jī)床潤(rùn)滑采用間歇式自動(dòng)潤(rùn)滑。機(jī)床配備冷卻系統(tǒng)合照明系統(tǒng)。機(jī)床配備尾座。其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示： 表1 CKD6126主要技術(shù)參數(shù) 一般規(guī)格 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 300mm 滑板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 120mm 最大工件長(zhǎng)度 350mm 床頭箱 主軸通孔直徑 φ 50mm 主軸前端錐孔錐度 莫氏錐度6號(hào) 主軸轉(zhuǎn)速范圍 300-4000r/min 走刀系統(tǒng) 縱向最小移動(dòng)距離 0.001mm 橫向最小移動(dòng)距離 0.001mm 縱向最大移動(dòng)速度 6m/min 橫向最大移動(dòng)速度 4m/min 刀架系統(tǒng) 刀具的截面尺寸 16×16mm 下滑板的最大橫向行程 240mm 下滑板的最大縱向行程 270mm 刀具形式 排刀架(雙燕尾)或電動(dòng)刀架 刀夾數(shù)量 6 床尾 床尾主軸直徑 φ 40mm 床尾主軸孔錐度 莫氏錐度3號(hào) 床尾主軸最大行程 60mm 其它 主電機(jī)功率 3.0kW 機(jī)床重量 1500kg 外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高) 1638 ×1078×1650mm 該零件加工所需機(jī)床調(diào)整單如表2所示： 表2 數(shù)控機(jī)床調(diào)整單 零件號(hào) 　XXX 零件名稱(chēng) 　軸 工序號(hào) 　NO.1 制表 　　張武彬 F----位碼調(diào)整旋鈕 F1 　0.05 F2 　0.15 F3 　0.4 F4 　-- F5 　　-- F6 　-- F7 　-- F8 　-- F9 　-- F10 　　-- 刀具補(bǔ)償撥盤(pán) 1 　-- 　-- 　-- 　-- 6 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 2 　-- 　-- 　-- 　-- 7 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 3 　-- 　-- 　-- 　-- 8 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 4 　-- 　-- 　-- 　-- 9 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 5 　-- 　-- 　-- 　-- 10 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 對(duì)稱(chēng)切削開(kāi)關(guān)位置 　 X 　-- 　-- Y 　-- 　-- Z 　-- 　-- B 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 垂直校驗(yàn)開(kāi)關(guān)位置 　斷 工件冷卻 油冷　 5. 零件加工工藝分析 5.1 確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式 （1）先采用未加工零件的表面作為粗基準(zhǔn)。加工好零件左端的M22螺紋端面和￠36外圓作為定位基準(zhǔn)。 （2）裝夾方式：右端采用三爪自定心卡盤(pán)定心夾緊，裝夾長(zhǎng)度不得大于38mm。左端加工后裝入專(zhuān)用夾具（零件左端端面緊貼夾具內(nèi)孔底平面，￠36外圓裝入夾具內(nèi)孔），用三爪自定心卡盤(pán)定心夾緊。編制《工件安裝及零點(diǎn)設(shè)定卡片》如表3所示： 表3 工件安裝和零點(diǎn)設(shè)定卡片 零件圖號(hào) 　 　 數(shù)控加工工件安裝和零點(diǎn)設(shè)定卡片 工序號(hào) 　NO.1 零件名稱(chēng) 軸 裝夾次數(shù) 　4 　 　 　O1000-01 三爪卡盤(pán)　 　 　O1000-02 專(zhuān)用夾具　 　 　 　 　 編制 審核 批準(zhǔn) 第 1 頁(yè) 序號(hào) 夾具名稱(chēng) 夾具圖號(hào) 　 　 　 共 1 頁(yè) 5.2 確定加工順序及進(jìn)給路線 加工順序的安排: （1）加工零件的左端：加工時(shí)應(yīng)按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定，即先從右到左進(jìn)行粗車(chē)（留1mm精車(chē)），然后從右到左進(jìn)行精車(chē)，最后車(chē)削螺紋。其軌跡圖如附圖5a、5b、5c、5d所示： 圖5a:程序1刀具軌跡圖 圖5b:程序2刀具軌跡圖 圖5c:程序3刀具軌跡圖 圖5d:程序4刀具軌跡圖 CKD6126B數(shù)控車(chē)床具有粗車(chē)循環(huán)和車(chē)螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)確定其進(jìn)給路線，因此，該零件的粗車(chē)循環(huán)和車(chē)螺紋循環(huán)不需要人為確定其進(jìn)給路線（但精車(chē)的進(jìn)給路線需要人為確定，零件從右到左沿零件的表面輪廓精車(chē)進(jìn)給）。 5.3 刀具選擇 5.3.1 數(shù)控刀具的選擇步驟 數(shù)控車(chē)床刀具的選刀過(guò)程，從對(duì)被加工零件圖樣的分析開(kāi)始，到選定刀具，共需經(jīng)過(guò)幾個(gè)基本步驟。選刀工作過(guò)程從分析零件圖樣開(kāi)始，通過(guò)兩條不同路徑，共同到達(dá)選定刀具的目標(biāo)，以完成選刀工作。其中，第一條路線為：零件圖樣、機(jī)床影響因素、選擇刀桿、刀片夾緊系統(tǒng)、選擇刀片形狀，主要考慮機(jī)床和刀具的情況；第二條路線為：工件影響因素、選擇工件材料代碼、確定刀片的斷屑槽型、選擇加工條件臉譜，這條路線主要考慮工件的情況。綜合這兩條路線的結(jié)果，才能確定所選用的刀具。 （1）機(jī)床影響因素 為保證加工方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性，獲得最佳加工方案，在刀具選擇前必須確定與機(jī)床有關(guān)的如下因素： ①機(jī)床類(lèi)型：數(shù)控車(chē)床、車(chē)削中心； ②刀具附件：刀柄的形狀和直徑，左切和右切刀柄； ③主軸功率； ④工件夾持方式。 （2）選擇刀桿 選用刀桿時(shí)，首先應(yīng)選用尺寸盡可能大的刀桿，同時(shí)要考慮以下幾個(gè)因素： ①夾持方式； ②切削層截面形狀，即背吃刀量和進(jìn)給量； ③刀柄的懸伸。 （3）刀片夾緊系統(tǒng) ①杠桿式夾緊系統(tǒng) 杠桿式夾緊系統(tǒng)是最常用的刀片夾緊方式。其特點(diǎn)為：定位精度高,切屑流暢,操作簡(jiǎn)便, 可與其它系列刀具產(chǎn)品通用。 ②螺釘夾緊系統(tǒng) 特點(diǎn)：適用于小孔徑內(nèi)孔以及長(zhǎng)懸伸加工。 (4) 選擇刀片形狀。 主要參數(shù)選擇方法如下： ①刀尖角 　　刀尖角的大小決定了刀片的強(qiáng)度。在工件結(jié)構(gòu)形狀和系統(tǒng)剛性允許的前提下，應(yīng)選擇盡可能大的刀尖角。通常這個(gè)角度在35度到90度之間。R型圓刀片，在重切削時(shí)具有較好的穩(wěn)定性，但易產(chǎn)生較大的徑向力。 ②刀片形狀的選擇 刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素選擇。 正三角形刀片可用于主偏角為60度或90度的外圓車(chē)刀、端面車(chē)刀和內(nèi)孔車(chē)刀。由于此刀片刀尖角小、強(qiáng)度差、耐用度低、故只宜用較小的切削用量。 正方形刀片的刀尖角為90度，比正三角形刀片的60度要大，因此其強(qiáng)度和散熱性能均有所提高。這種刀片通用性較好，主要用于主偏角為45度、60度、75度等的外圓車(chē)刀、端面車(chē)刀和鏜孔刀。 正五邊形刀片的刀尖角為108度，其強(qiáng)度、耐用度高、散熱面積大。但切削時(shí)徑向力大，只宜在加工系統(tǒng)剛性較好的情況下使用。 菱形刀片和圓形刀片主要用于成形表面和圓弧表面的加工，其形狀及尺寸可結(jié)合加工對(duì)象參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。 (5) 工件影響因素 選擇刀具時(shí)，必須考慮以下與工件有關(guān)的因素： ①工件形狀：穩(wěn)定性； ②工件材質(zhì)：硬度、塑性、韌性、可能形成的切屑類(lèi)型； ③毛坯類(lèi)型：鍛件、鑄件等； ④工藝系統(tǒng)剛性：機(jī)床夾具、工件、刀具等； ⑤表面質(zhì)量； ⑥加工精度； ⑦切削深度； ⑧進(jìn)給量； ⑨刀具耐用度。 (6) 選擇工件材料代碼 按照不同的機(jī)加工性能，加工材料分成4個(gè)工件材料組，他們分別和一個(gè)字母和一種顏色對(duì)應(yīng)，以確定被加工工件的材料組符號(hào)代碼， (7) 確定刀片的斷屑槽型 按加工的背吃刀量和合適的進(jìn)給量，根據(jù)刀具選用手冊(cè)來(lái)確定刀片的斷屑槽型代碼 (8)選擇加工條件臉譜 三類(lèi)臉譜代表了不同的加工條件:很好、好、不足。加工條件取決于機(jī)床的穩(wěn)定性、刀具夾持方式和工件加工表面。 (9) 選定刀具 選定工作分以下兩方面： ①選定刀片材料 　　根據(jù)被加工工件的材料組符號(hào)標(biāo)記、刀片的斷屑槽型、加工條件，參考刀具手冊(cè)就可選出刀片材料代號(hào)。 ②選定刀具 　　根據(jù)工件加工表面輪廓，從刀桿訂貨頁(yè)碼中選擇刀桿。 根據(jù)選擇好的刀桿，從刀片訂貨頁(yè)碼中選擇刀片。選擇后數(shù)控刀具卡片如表4所示： 表4 數(shù)控刀具卡片 數(shù)控刀具卡片 零件圖號(hào) 　軸 數(shù)控刀具卡片 使用設(shè)備 刀具號(hào) 　 KND6126B　 刀具編號(hào) 　 換刀方式 　自動(dòng) 程序編號(hào) 　 　 序號(hào) 編號(hào) 刀具名稱(chēng) 規(guī)格 數(shù)量 備注 刀具組成 1 　T0101 外圓刀 　1 　 2 　T0202 內(nèi)孔刀 　1 　 3 　T0303 螺紋刀 1　 　 4 　T0404 切槽刀 4mm 　1 　 備注 　 　 　 　 　 　 　 編制 唐飛 審核 　 批注 　 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 5.4 切削用量選擇 （1）外輪廓切削用量選擇： l 背吃刀量選擇：外輪廓粗車(chē)循環(huán)時(shí)選ap=3mm, 精車(chē)ap=1mm;螺紋粗車(chē)時(shí)選ap=0.4mm，逐步減少，精車(chē)ap=0.1mm。內(nèi)輪廓粗車(chē)循環(huán)時(shí)選ap=1.5mm，精車(chē)時(shí)選ap=0.2mm,內(nèi)螺紋粗車(chē)時(shí)選ap=0.3mm, 逐步減少，精車(chē)ap=0.1mm。 l 主軸轉(zhuǎn)速的選擇：車(chē)直線和圓弧時(shí)，選粗車(chē)切削速度Vc=90m/min，精車(chē)切削速度Vc=120m/min,然后用公式（1）： （1） 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車(chē)直徑D=36mm,精車(chē)工件直徑取平均值）：粗車(chē)n=790r/min,精車(chē)n=1400r/min。車(chē)螺紋時(shí)，根據(jù)公式（2）： （2） 選擇主軸轉(zhuǎn)速n=320r/min。切槽時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速n=450r/min。加工內(nèi)輪廓時(shí)，鉆中心孔轉(zhuǎn)速n=1000r/min,鉆孔轉(zhuǎn)速n=400r/min，粗車(chē)內(nèi)孔切削速度Vc=60m/min，精車(chē)切削速度Vc=90m/min, 粗車(chē)主軸轉(zhuǎn)速n=1000r/min,精車(chē)n=1400r/min。車(chē)螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速n=320r/min。切槽時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速n=600r/min。 （2） 進(jìn)給速度選擇 根據(jù)加工的實(shí)際情況確定粗車(chē)、精車(chē)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。外輪廓加工時(shí)，粗車(chē)選取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.4mm/r，精車(chē)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.15mm/r。最后根據(jù)公式（3） （3） 計(jì)算粗車(chē)、精車(chē)的進(jìn)給速度分別為200mm/min和180mm/min;內(nèi)輪廓加工時(shí)，粗車(chē)選取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.15mm/r,精車(chē)每進(jìn)給量0.05mm/r。最后根據(jù)公式（4） （4） 計(jì)算粗車(chē)、精車(chē)的進(jìn)給速度分別為135mm/min和60mm/min。 通過(guò)對(duì)零件加工工藝的分析，進(jìn)行數(shù)控加工工序卡片的編制，其零件數(shù)控加工工序卡片如表7a、b所示： 表7a 數(shù)控加工工序卡片 　 　 產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào) 　軸類(lèi) 　軸 　XXX 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào) 使用設(shè)備 車(chē)間 　NO.1 O1000 　三爪卡盤(pán) 三爪卡盤(pán):O1000-01　 　KND6126B 　數(shù)控中心 工步號(hào) 工步內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速/r.min-1 進(jìn)給速度/mm. min-1 切削深度/mm 備注 1 平端面 左端端面 T0101 25×25 500 2 粗車(chē)輪廓 左端外輪廓 T0101 25×25 500 90 3 自動(dòng) 3 精車(chē)輪廓 ￠18 T0101 25×25 1400 120 1 自動(dòng) 4 精車(chē)輪廓 M22×2 T0101 25×25 1400 120 1.5 自動(dòng) 5 精車(chē)輪廓 6×2 T0101 25×25 1400 120 0.4 自動(dòng) 6 精車(chē)輪廓 ￠24 T0101 25×25 1400 120 0.1 自動(dòng) 編制 唐飛 審核 　 批準(zhǔn) 　 共 2 頁(yè) 第 1 頁(yè) 表7b 數(shù)控加工工序卡片 　 　 產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào) 　軸類(lèi) 　軸 　XXX 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào) 使用設(shè)備 車(chē)間 　NO.2 O2000 　三爪卡盤(pán)和專(zhuān)用夾具 三爪卡盤(pán): O1000-01專(zhuān)用夾具: O2000-02　 　KND6126B 　數(shù)控中心 工步號(hào) 工步內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速/r.min-1 進(jìn)給速度/mm. min-1 切削深度/mm 備注 7 夾緊￠34×73處加工內(nèi)孔 ￠28 T0101 500 8 鉆中心孔 右端端面 ￠5 1000 9 鉆￠26孔 右端孔 ￠26 400 10 輪廓 外表面 T0101 500 90 自動(dòng) 11 內(nèi)孔 內(nèi)孔 T0202 1000 90 3 自動(dòng) 12 粗車(chē) ￠32 ￠30 ￠26 R16 T0101 500 120 0.2 自動(dòng) 13 精車(chē) ￠24 T0101 700 90 0.2 自動(dòng) 14 切槽 6×2 T0404 4mm 600 100 1.5 自動(dòng) 15 ￠32處裝夾具精車(chē) ￠18 T0101 700 90 0.3 自動(dòng) 16 精車(chē)螺紋面加工至￠21.85 M22×2 T0101 700 90 自動(dòng) 17 螺紋 M22×2 T0303 300 480 0.1 編制 唐飛　 審核 　 批準(zhǔn) 　 共 2 頁(yè) 第 2 頁(yè) 6. 零件加工程序的編寫(xiě) 數(shù)控編程是數(shù)控加工的重要步驟，根據(jù)KND100T數(shù)控車(chē)床編程系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合先前對(duì)零件加工工藝的分析確定的加工方法和加工路線，選擇數(shù)控車(chē)床刀具和裝夾方法，然后按照加工工藝要求，根據(jù)CKD6126B數(shù)控車(chē)床規(guī)定的指令代碼及程序格式，將刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、吃刀深度等）以及輔助功能（換刀、主軸正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、切削液開(kāi)/關(guān)等）編寫(xiě)成加工程序單，輸入到數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。 6.1 數(shù)控編程的內(nèi)容與方法 （1）建立零件坐標(biāo)系 建立零件坐標(biāo)系G50（X 80 Z 100），使刀具上某一點(diǎn)在此坐標(biāo)，此坐標(biāo)一旦建立后，后面指令中絕對(duì)值指令的位置都是用此坐標(biāo)系中該點(diǎn)位置的坐標(biāo)值來(lái)表示。 （2） 坐標(biāo)值和尺寸 作為指令軸移動(dòng)量的方法，有絕對(duì)值指令和增量值指令兩種方法，在此加工程序中采用了兩種指令結(jié)合使用的方式。坐標(biāo)值輸入單位是公制。數(shù)值帶入小數(shù)點(diǎn)輸入，小數(shù)點(diǎn)位置是毫米和秒的位置，分別表示距離和時(shí)間。此加工程序采用直徑編程功能。 （3）準(zhǔn)備功能 準(zhǔn)備功能由G代碼及后接2位數(shù)表示，規(guī)定其所在的程序段意義，此加工程序運(yùn)用的G代碼有G00（定位快速移動(dòng)）、G01（直線插補(bǔ)/切削進(jìn)給）、G02（圓弧插補(bǔ)CW順時(shí)針）、G03（圓弧插補(bǔ)CCW逆時(shí)針）、G04（暫停，準(zhǔn)停）、G50（坐標(biāo)系設(shè)定）、G70（精加工循環(huán)指令）、G71（外圓粗車(chē)循環(huán)指令）、G73（封閉切削循環(huán)）、G92（螺紋切削循環(huán)）。為了更簡(jiǎn)化編程而使用了復(fù)合型車(chē)削固定循環(huán)功能，其代碼分別為G70，G71、G73。G71代碼表示外圓粗車(chē)循環(huán)指令。在程序中，給出零件左端的精加工形狀，留出ΔU/2，ΔW精加工余量，用ΔD表示每次的切削深度。G73代碼表示封閉切削循環(huán)指令。利用該循環(huán)，可以按同一軌跡重復(fù)切削，每次切削刀具向前移動(dòng)一次。在此加工程序中，給出零件右端的精加工形狀，留出ΔU/2，ΔW精加工余量，用ΔD表示分割次數(shù)。G70代碼表示在G71、G73指令循環(huán)結(jié)束后可用此指令精車(chē)。G92代碼表示螺紋切削循環(huán)，用此指令可以進(jìn)行直螺紋切削循環(huán)，此加工程序中，左端外螺紋及右端內(nèi)螺紋均使用此指令加工。 在機(jī)械制造業(yè)中，具有橢圓形外形的零件是二維輪廓工件，比較常見(jiàn)也是比較難以加工的。目前橢圓形零件的加工方法主要有：在普通機(jī)床上進(jìn)行近似加工；根據(jù)橢圓的形成定理，設(shè)計(jì)專(zhuān)用加工裝置進(jìn)行加工；在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行數(shù)控加工。由于一般數(shù)控機(jī)床的編程代碼只具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能，因此對(duì)于橢圓這類(lèi)非圓形曲線的數(shù)控加工大多采用小段直線或小段圓弧去逼近輪廓曲線，完成數(shù)控編程，分別用4段、8段或多段光滑連接的圓弧來(lái)逼近橢圓曲線，控制最大偏離度在公差允許范圍內(nèi)，然后計(jì)算出每段圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)及圓弧半徑，再編制數(shù)控加工程序進(jìn)行加工。由于必須按照允許的精度要求計(jì)算各小段直線或圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn)，當(dāng)工件輪廓較長(zhǎng)而精度要求很高時(shí)，逼近段直線或圓弧必須分得很細(xì)，因而計(jì)算量大，給手工編程帶來(lái)很多的不便，同時(shí)這種按逼近曲線或近似畫(huà)法進(jìn)行編程的方法從原理上講就已經(jīng)帶來(lái)了誤差，因而無(wú)法加工出高精度的橢圓形零件。在橢圓形陶瓷成形的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置中，利用逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理設(shè)計(jì)專(zhuān)用的橢圓插補(bǔ)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)橢圓曲線的數(shù)控加工，這樣雖然可以提高精度但缺乏通用性。 （4）輔助功能 輔助功能由M代碼后面指令2位數(shù)字表示，把對(duì)應(yīng)的信號(hào)送給機(jī)床，用來(lái)控制機(jī)床的ON/OFF，M代碼在一個(gè)程序段中只允許一個(gè)有效。在此加工程序運(yùn)用的M代碼有M03（主軸正轉(zhuǎn)）、M05（主軸停止）、M08（冷卻液開(kāi)）、M09（冷卻液關(guān)）、M30（程序結(jié)束，程序返回開(kāi)始） （5）主軸功能 通過(guò)地址S和其后面的數(shù)值，把代碼信號(hào)送給機(jī)床，用于機(jī)床的主軸控制，在一個(gè)程序段中可以指令一個(gè)S代碼。當(dāng)移動(dòng)指令和S代碼在同一程序段中，移動(dòng)指令和S功能指令同時(shí)開(kāi)始執(zhí)行。 （6）刀具功能 用地址T及其后面2位數(shù)值來(lái)選擇機(jī)床上的刀具，在一個(gè)程序段中，可以指令一個(gè)T代碼，移動(dòng)指令和T代碼在同一程序段中，移動(dòng)指令和T代碼指令同時(shí)開(kāi)始執(zhí)行。用T代碼后面的數(shù)值指令，進(jìn)行刀具選擇，其數(shù)值后兩位用于指定刀具補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償號(hào)。CKD6126B數(shù)控車(chē)床采用回轉(zhuǎn)刀架，T代碼開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，首先輸出刀架正轉(zhuǎn)信號(hào)（TL+），使刀架旋轉(zhuǎn)，當(dāng)接收到T代碼指定的刀具的到位信號(hào)后，關(guān)閉刀架正轉(zhuǎn)信號(hào)；延遲T1時(shí)間后，刀架開(kāi)始反轉(zhuǎn)而進(jìn)行鎖緊（TL-），并開(kāi)始檢查鎖緊信號(hào)*TCP，當(dāng)接收到該信號(hào)后，延遲診斷號(hào)D213設(shè)置的時(shí)間，關(guān)閉刀架反轉(zhuǎn)信號(hào)（TL-），換刀結(jié)束，程序轉(zhuǎn)入下一程序段繼續(xù)執(zhí)行。如執(zhí)行的刀號(hào)與現(xiàn)在的刀號(hào)（自動(dòng)記錄在PLC參數(shù)，診斷號(hào)D203）一致時(shí)，則換刀指令立刻結(jié)束，并轉(zhuǎn)入下一程序段執(zhí)行。當(dāng)系統(tǒng)輸出刀架反轉(zhuǎn)信號(hào)后，在診斷號(hào)D211的時(shí)間內(nèi)，如果系統(tǒng)沒(méi)有接收到時(shí)*TCP信號(hào)，系統(tǒng)將產(chǎn)生報(bào)警，并關(guān)閉刀架反轉(zhuǎn)信號(hào)。此零件加工程序表如表8所示： 表8 加工程序清單 程序名:O1000 程序段號(hào) 程序內(nèi)容 N10 T0101 N20 M44 N30 M03 S500 N40 G0 Z2 N50 X37 N60 G71 U2 R1 N70 G71 P8 Q17 U1 W0.5 F0.3 N80 G0 X16 N90 G1 Z0 N100 X18 Z-1 N110 Z-12 N120 X22 Z-14 N130 Z-40 N140 X24 N150 Z-52 N160 X33 N170 Z-74 N180 G0 X150 Z150 N190 M05 N200 M30 程序名:O2000 N10 T0101 N20 M44 N30 M03 S500 N40 G0 Z0 N50 X38 N60 G1 X0 F0.22 N70 G0 Z150 N80 T0202 N90 G0 X26 N100 Z2 N110 G71 U1.5 R1 N120 G71 P13 Q16 U0.6 W0 F0.25 N130 G0 X30 N140 G1 Z0 N150 X28.01 Z-1 N160 Z-14 N170 G70 P13 Q16 F0.15 S700 N180 G0 Z150 N190 X150 N200 M05 N210 M30 程序名:O3000 N10 T0101 N20 M44 N30 M03 S500 N40 G0 Z2 X36 N50 G73 U W R N60 G73 P7 Q14 U W F0.28 N70 G0 X29.99 N80 G1 Z-10 N90 X31.99 N100 Z-18.09 N110 X25.99 Z-26.09 N120 Z-38.09 N130 G03 X23.99 Z-58 R16 N140 G1 W-14 N150 G70 P7 Q14 F0.15 S700 N160 G0 X150 N170 Z150 N180 T0404 N190 G0 Z-62 N200 X25 N210 G1 X18 F0.12 N220 X25 N230 Z-64 N240 G0 X150 N250 Z150 N260 M05 N270 M30 程序名:O4000 N10 T0101 N20 M44 N30 M03 S700 N40 G0 Z2 N50 X16 N60 G1 Z0 F0.25 N70 X18 Z-1 F0.18 N80 Z-12 N90 X21.85 Z-14 N100 Z-32 N110 X18 Z34 N120 G0 X150 N130 Z150 N140 T0303 N150 M03 S300 N160 G0 Z-10 N170 X22 N180 G92 X20.5 Z-36 F2 N190 X19.9 N200 X19.6 N210 X19.4 N220 G0 X150 TO300 N230 Z150 N240 M05 N250 M30 6.2 裝刀與對(duì)刀 CKD6126B數(shù)控車(chē)床采用可旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)刀架，由于采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，從而避免了車(chē)刀安裝的高低誤差，車(chē)刀刀桿軸線與工件保持垂直，從而保證加工質(zhì)量，減小刀具磨損，提高刀具使用壽命。 對(duì)刀是數(shù)控車(chē)床加工中極其重要和復(fù)雜的工作，對(duì)刀的目的就是建立工件坐標(biāo)系或是編程坐標(biāo)系的過(guò)程。就是使刀架上每把刀的刀位點(diǎn)都能準(zhǔn)確到達(dá)指定的加工位置?；蚴鞘构ぜc(diǎn)（編程原點(diǎn)）與機(jī)床參考點(diǎn)之間建立某種聯(lián)系。其中刀位點(diǎn)是刀具上的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，刀位點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡就是編程軌跡，而機(jī)床參考點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床上的一個(gè)固定基準(zhǔn)點(diǎn)，該點(diǎn)一般位于機(jī)床移動(dòng)部件沿其坐標(biāo)軸正向的極限位置。在對(duì)刀時(shí)，選擇刀具偏置的直接測(cè)量值輸入方法。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)刀具設(shè)定的坐標(biāo)系后，移動(dòng)實(shí)際刀具至零件表面，輸入零件表面的實(shí)際測(cè)量值，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出其差值作為該把刀具的偏置量。其他的刀具根據(jù)此刀具在坐標(biāo)系中的偏差計(jì)算出其他刀具的偏置量。其具體方法為: 使用G54/G55/G56/G57/G58/G59指令對(duì)刀，使用CKD6126B數(shù)控車(chē)床提供的存儲(chǔ)型零點(diǎn)偏置模式建立坐標(biāo)系，它是將對(duì)刀特定點(diǎn)的當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)輸入到數(shù)控系統(tǒng)零點(diǎn)偏置的存儲(chǔ)單元中，從而得到刀具當(dāng)前刀位點(diǎn)的工件編程坐標(biāo)。對(duì)刀步驟如下： （1）使數(shù)控機(jī)床返回機(jī)床參考點(diǎn)。 （2）使刀具原有的偏置量清零。 （3）用“手輪”方式車(chē)削工件右端面。 （4）沿+X方向退刀，并停下主軸（不要在+Z方向上移動(dòng)刀架）。 （5）把當(dāng)前該把刀的機(jī)床坐標(biāo)系下的Z方向坐標(biāo)值，輸入到G54零點(diǎn)偏置存儲(chǔ)單元上的Z方向坐標(biāo)上。 （6）用“手輪”方式車(chē)削工件外圓。 （7）沿+ Z方向上退刀，并停下主軸（不要在+ X方向上移動(dòng)刀架）。 （8）測(cè)量車(chē)削后的外圓直徑d。 （9）讀取當(dāng)前該把刀的機(jī)床坐標(biāo)下的X方向坐標(biāo)值，并把此值減去外圓直徑d后的坐標(biāo)值，輸入到G54零點(diǎn)偏置存儲(chǔ)單元中的X坐標(biāo)上。 用同樣的方法，可以把第2刀、第3刀……，對(duì)應(yīng)的輸入到G55、G56……G59零點(diǎn)偏置存儲(chǔ)單元中。 6.3 程序校對(duì)與首件試切 編寫(xiě)好的程序單和制備好的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)校驗(yàn)和試切才能正式使用，校驗(yàn)的方法是直接將控制介質(zhì)上的內(nèi)容輸入到數(shù)控裝置中，讓機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)，以檢查機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確。在CRT圖形顯示上，用模擬刀具與工件切削過(guò)程的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。此方法只能檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)是否正確，不能檢驗(yàn)被檢驗(yàn)零件的加工精度，因此，要進(jìn)行零件的首件試切，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有加工誤差時(shí)，分析誤差產(chǎn)生的原因，找出問(wèn)題所在，加以修正，直至加工出符合零件圖要求的零件。 7.總結(jié) 此零件由圓柱、圓錐、圓弧、內(nèi)螺紋、外螺紋、內(nèi)孔等組成，對(duì)于數(shù)控車(chē)床的工藝分析和編程具有一定的普遍性，它基本囊括了數(shù)控車(chē)床所能加工的所有基本形狀。由于近幾年我國(guó)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床的數(shù)量和質(zhì)量都在不斷增加，本文也以國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床和國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)零件圖的分析，特別對(duì)復(fù)雜外形如橢圓的數(shù)控程序編制和改進(jìn)，可大大提高程序的正確性和安全性，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。隨著智能形編程軟件的不斷成熟,各種CAM軟件層出不窮。在掌握常規(guī)編程的基礎(chǔ)上,不停地深入了解這些智能形編程軟件的特性和方法,將會(huì)大大提高編程的水平和效率,在對(duì)復(fù)雜零件的數(shù)控加工編程中做到高準(zhǔn)確率和高效率。 參考文獻(xiàn) 1. 王愛(ài)玲.數(shù)控機(jī)床加工工藝.機(jī)械工業(yè)出版社.2006年 2. 王定勇.數(shù)控車(chē)削編程與加工.國(guó)防工業(yè)出版社.2008年 3. 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