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數控加工中關鍵因素分析

知識百科

       數控加工作為一種先進的加工方法， 被廣泛地用于航空工業、艦船工業、電子工業等高精度， 復雜零件的加工生產 。 在數控加工中， 從零件圖紙到加工出合格的零件， 是一環套一環既復雜而又嚴密的過程 。 每個階段的某個環節出問題， 都會使加工過程中斷 。 下面結合具體加工實例分3個階段， 對數控加工過程中一些關鍵因素進行分析， 以使我們能對數控 加工加深了解， 對加工生產有所幫助 。
1 工藝處理階段
    一般所用的數控機床， 大多都不具備工藝處理能力 。 數控加工工藝處理的目的和普通機床類似 。 但由于數控機床加工過程的每一細節都必須預先確定， 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整 。 而數控加工， 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 。 對于數控加工， 只要使 用程序加工， 就必須對刀， 否則就會發生嚴重后果 。 普通加工換刀往往是通過操作感覺來控制， 而數控加工必須認真考慮換刀位置， 以防發生碰撞 。
1.2 裝夾方式的選擇
    考慮到數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， 同時也是對數控機床功能的“浪費” 。 所以， 在數控加工中， 盡可能做到一次裝夾后， 能加工出全部的待加工表面， 以充分發揮數控機床的功效 。 現以某零件部分加工過程予以說明 。
    設備：紹布林數控加工中心 。  
    刀具：①粗車外因刀、②精車外因刀、②粗扎糟刀、④精扎槽刀、②中心鉆、⑧鉆頭、⑦鏜刀、⑧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)①粗車端面、外因⑤中心孔⑧鉆孔②粗扎槽④精扎槽⑦鏗孔②精車外圓、端面⑧切斷 。  
    采用數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， 數控加工的刀具有以下的特點 。
    (1)數控加工簡化了刀具設計           
    為了保證位置、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槽刀， 很好地完成了零件的加工 。
    (2)特殊刀具的設計
    上面分析了數控機床的使用簡化了刀具設計， 然而并不是說數控加工的刀具簡單 。 因為數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 。                             
    曲面進行連續加工， 沒有現成的刀具可供選擇， 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、是否會發生干涉等因素 。
2 數學處理階段
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
    現在大多數數控機床 的數控系統具有補償功能， 可以按照零件圖的輪廓直 接編程 。 但是， 加工中常常會出現特殊情況， 特別是加工連續曲面時， 刀具與工件容易發生干涉(發生碰撞)， 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 。   
    
3 程序階段
    程序是數控機床唯一能夠識別的語言， 它向機床 發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量和效率 。 這就需要在 全面了解機床性能， 加工的每一環節以及必要的相關 知識的基礎上， 通過不斷的實踐， 提高編程技能 。
3.1 合理使用數控機床的固有程序
    數控機床性能的不斷提高， 不僅僅體現在機械 性能方面， 而且更重要的是體現在軟件的服務功能 上 。 對于一般的加工內容， 系統中都備有成熟的加工 程序 。 合理選用系統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 程序管理
    按照刀具軌跡或數據處理得到的數據及有關文 件， 根據數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， 可調用此技術文件減小工作 量；對于生產管理者， 可有效控制生產過程 。 通常情況 下， 是把常用的程序輸到計算機控制系統 。 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 易出現問題的地方加上必要的說明， 以備將來使用 。
3.3 巧用參數編程解決實際加工問題
    零件的加工內容：內孔及圓弧底面 。 所用設備：上海數控儀表車床 。
    在加工一般圓弧時， 通常采用調用G66方式循環程序， 其刀具運動軌跡如圖9， 實際加工中發現， 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， 每次進刀都要計算出刀具軌跡 。 由于刀具剛性很差， 需要多次分刀加工 。 如果想改變吃刀量， 還要重新計算 。 為此， 我們利用參數編程， 很好地解決了零件內孔及圓弧面的加工 。  
                 
4 結束語
    數控加工中關鍵因素的分析， 為合理有效的提 高數控機床的利用率提供了可行的依據 。 其應用可 有效保證數控機床的加工精度及良好的加工效果 。