《機床數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)》課件-第3章

第3章數(shù)控編程與加工工藝基礎(chǔ)3.1數(shù)控編程的概念、方法和步驟3.2數(shù)控機床的坐標系和運動方向的規(guī)定3.3程序中的信息字和程序格式3.4常用程序編制指令3.5程序編制中的數(shù)值計算3.6數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)知識拓展本章小結(jié)

(1)數(shù)控編程的概念、方法和基本步驟;

(2)數(shù)控機床坐標系和運動方向的規(guī)定;

(3)數(shù)控程序的格式和指令代碼,常用編程指令、程序編制中的數(shù)值計算;

(4)數(shù)控加工工藝特點和工藝分析主要步驟;

(5)數(shù)控加工工藝編制主要內(nèi)容;

(6)數(shù)控加工工藝文件。

如圖3-1所示,錐孔螺母套零件數(shù)控加工,單件小批生產(chǎn),試分析其加工工藝并編制數(shù)控加工工序卡片。圖3-1車削加工典型零件

3.1數(shù)控編程的概念、方法和步驟3.1.1數(shù)控編程的概念為了使數(shù)控機床能根據(jù)零件加工的要求進行動作,必須將這些要求以機床數(shù)控系統(tǒng)能識別的指令形式告知數(shù)控系統(tǒng),這種數(shù)控系統(tǒng)可以識別的指令稱為程序,制作程序的過程稱為數(shù)控編程。數(shù)控編程的過程不僅僅單一指編寫數(shù)控加工指令的過程,它還包括從零件分析到編寫加工指令再到制成控制介質(zhì)以及程序校核的全過程。

在編程前首先要進行零件的加工工藝分析,確定加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)(切削速度、進給量、背吃刀量)以及各項輔助功能(換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、切削液開關(guān)等);然后,根據(jù)數(shù)控機床規(guī)定的指令及程序格式編寫加工程序單;再把這一程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如軟磁盤、移動存儲器、硬盤),檢查正確無誤后采用手工輸入方式或計算機傳輸方式輸入數(shù)控機床的數(shù)控裝置中,從而指揮機床加工零件。

3.1.2數(shù)控編程的方法

數(shù)控編程可分為手工編程和自動編程兩種。

1.手工編程

手工編程是指所有編制加工程序的全過程(圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計算、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程序校驗)由手工來完成。

手工編程無需計算機、編程器、編程軟件等輔助設(shè)備,只需要有合格的編程人員即可完成。手工編程具有編程快速、及時的優(yōu)點,但其缺點是不能進行復(fù)雜曲面的編程。手工編程比較適合批量較大、形狀簡單、計算方便、輪廓由直線或圓弧組成的零件的加工。

2.自動編程

自動編程是指用計算機(或編程器)編制數(shù)控加工程序的過程。

自動編程的優(yōu)點是效率高,程序正確性好。自動編程由計算機(或編程器)代替人完成復(fù)雜的坐標計算和書寫程序單的工作,它可以解決許多手工編制無法完成的復(fù)雜零件編程難題,但其缺點是必須具備自動編程系統(tǒng)或編程軟件。自動編程較適合于形狀復(fù)雜零件的加工程序編制,如模具加工、多軸聯(lián)動加工等場合。

3.1.3-數(shù)控編程的步驟

數(shù)控編程的步驟一般如圖3-2所示。圖3-2數(shù)控編程的步驟

1.分析零件圖樣和工藝要求

分析零件圖樣和工藝要求的目的是為了確定加工方法、制定加工計劃,以及確認與生產(chǎn)有關(guān)的問題,其內(nèi)容包括:

(1)根據(jù)零件選用數(shù)控機床,選擇合理的裝夾方法和工裝夾具。

(2)確定采用何種刀具或采用多少把刀進行加工。

(3)確定加工路線,即選擇對刀點、程序原點、走刀路線、程序終點。

(4)確定切削用量等切削參數(shù)。

(5)確定加工過程中機床的輔助動作等。

2.數(shù)值計算

根據(jù)零件圖樣的幾何尺寸確定工藝路線并設(shè)定工件坐標系,計算零件粗、精加工運動軌跡,得到刀位的運動數(shù)據(jù)。對于點定位控制的數(shù)控機床(如數(shù)控沖床),一般不需要計算。

只有當工件坐標系與編程坐標系不一致時,才需要進行坐標換算。對于形狀比較簡單的零件(如直線和圓弧組成的零件)的輪廓加工,需要計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點或切點的坐標值,有的還要計算刀具中心的運算軌跡坐標值。對于形狀比較復(fù)雜的零件(如非圓曲線、曲面組成的零件),需要用直線段或圓弧段逼近,按要求的精度計算其節(jié)點坐標值。

3.編制零件數(shù)控加工工藝文件

零件的加工路線、工藝參數(shù)及刀位數(shù)據(jù)確定后,編程人員根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼及程序段格式,逐段編制和填寫加工程序單。此外,還應(yīng)填制有關(guān)的工藝文件,如編程任務(wù)書、工件安裝和零點設(shè)定卡片、數(shù)控加工工程卡片、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控刀具明細表以及數(shù)控加工軌跡運行圖等,并編制數(shù)控加工程序單。

4.制作控制介質(zhì),輸入程序信息

程序單完成后,編程者或機床操作者可通過CNC機床的操作面板,在編輯方式下將程序信息直接輸入到CNC系統(tǒng)程序存儲器中;也可以根據(jù)CNC系統(tǒng)輸入、輸出裝置的不同,先將程序單的程序制作成穿孔帶或轉(zhuǎn)移至某種控制介質(zhì)中。控制介質(zhì)大多采用穿孔帶,也可以用磁帶、磁盤等信息載體。利用光電閱讀機、磁盤驅(qū)動器等輸入裝置,可將控制介質(zhì)中的程序信息輸入到CNC系統(tǒng)程序存儲器中。

5.程序校驗與首件試切

程序必須經(jīng)過校驗和試切才能正式使用。校驗的方法是用輸入的程序使機床空運轉(zhuǎn),以檢查機床的運動軌跡是否正確。在有CRT圖形顯示屏的數(shù)控機床上,用模擬刀具與工件切削過程的方法進行檢驗。但這些方法只能檢驗出運動是否正確,而不能查出被加工零件的加工精度,因此還要進行零件的首件試切。當發(fā)現(xiàn)有加工誤差時,應(yīng)分析誤差產(chǎn)生的原因,找出問題所在并加以修正。

3.2數(shù)控機床的坐標系和運動方向的規(guī)定

3.2.1機床坐標系1.機床坐標系的定義在數(shù)控機床上加工零件,機床的動作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令來控制的。為了確定機床的運動方向和移動距離,就要在機床上建立一個坐標系,這個坐標系就叫機床坐標系,也叫標準坐標系。

2.機床坐標系中的規(guī)定

1)坐標軸的命名

在數(shù)控機床中統(tǒng)一規(guī)定采用右手笛卡爾坐標系進行坐標軸的命名,如圖3-3所示。圖中大拇指的指向為X軸的正方向,食指指向為Y軸的正方向,中指指向為Z軸的正方向。A、B、C分別表示繞X、Y、Z的軸線或繞與X、Y、Z軸線相平行的軸轉(zhuǎn)動。圖3-3-右手笛卡爾坐標系統(tǒng)

(1)坐標軸的命名規(guī)定。

①坐標系中的各個坐標軸與機床的主要導(dǎo)軌相平行。②在加工過程中不論是刀具移動,還是被加工工件移動,都一律假定被加工工件相對靜止不動,而刀具在移動,并規(guī)定刀具遠離工件的運動方向為坐標軸的正方向。

③如果把刀具看作相對靜止不動,工件移動,那么在坐標軸的字母上加“'”,如X'、Y'、Z'等。

④機床主軸旋轉(zhuǎn)運動的正方向用右手螺旋定則確定。

(2)機床坐標系的確定方法。

確定機床坐標軸時,一般先確定Z軸,再確定X軸和Y軸。

①Z軸。一般選取產(chǎn)生切削力的軸線作為Z軸。對于有主軸的機床,如圖3-4所示的臥式車床和圖3-5所示的立式升降臺銑床等,都以機床主軸軸線作為Z軸;對于沒有主軸的機床,如圖3-6所示的牛頭刨床、數(shù)控龍門刨床等,則規(guī)定都以垂直于裝夾面的坐標軸為Z軸;同時還規(guī)定刀具遠離工件的方向為Z軸的正方向。

②X軸。X軸位于與工件裝夾面相平行的水平面內(nèi)。對于機床主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)的機床,如車床等,X軸在工件的徑向并平行于橫向滑板,刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向,如圖3-4所示。

對于機床主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)的機床,如銑床、鉆床、鏜床等,如果Z軸是水平的,則從刀具(主軸)向工件看,X軸的正方向指向右邊,如圖3-7所示;如果Z軸是豎直的,則從刀具(主軸)向立柱看,X軸的正方向指向右邊,如圖3-5所示。圖3-4臥式車床圖3-5立式升降臺銑床

對于無主軸的機床,如刨床等,則選定主要切削方向為X軸正方向,如圖3-6所示。圖3-6牛頭刨床圖3-7臥式升降臺銑床

③Y軸。Y軸方向根據(jù)已選定的Z、X軸按右手直角坐標系來確定。

④A、B、C的轉(zhuǎn)向。選定X、Y、Z坐標軸后,根據(jù)右手螺旋定則來確定A、B、C轉(zhuǎn)動的正方向。

⑤附加坐標系。如果機床在基本的直角坐標系X、Y、Z之外,另有軸線平行于它們的坐標系,則附加的直角坐標系指定為U、V、W和P、Q、R。

3.機床原點與機床參考點

機床原點(又稱機床零點)是機床上設(shè)置的一個固定的點,即機床坐標系的原點。它是數(shù)控機床進行加工或位移的基準點,在機床裝配、調(diào)試時就已調(diào)整好,一般情況下不允許用戶進行修改,因此它是一個固定的點。

機床參考點是機床坐標系中一個固定不變的極限點,其固定位置由各軸向的機械擋塊來確定。一般數(shù)控機床開機后,用控制面板上的“手動返回參考點”按鈕使刀具或工作臺退到該點。對數(shù)控銑床、加工中心而言,機床參考點與機床原點重合;對數(shù)控車床而言,機床參考點是指刀架退到離主軸端面和旋轉(zhuǎn)中心線最遠處的某一固定點。機床參考點在數(shù)控機床制造廠產(chǎn)品出廠時,就已經(jīng)調(diào)好并記錄在機床使用說明書中供用戶編程使用,一般情況下不允許隨意變動。

圖3-8所示為某一型號數(shù)控車床的機床坐標系。機床原點O取在卡盤后端面與旋轉(zhuǎn)中心線的交點處,而機床參考點O'在機床坐標系中的坐標為(L,D)。圖3-8數(shù)控車床的機床原點和參考點

3.2.2工件坐標系

編程時,為了編程方便,需要在零件圖樣上選定一個適當?shù)幕鶞庶c,并以這個基準點作為坐標系的原點建立一個新的坐標系,此坐標系稱為工件坐標系。工件坐標系的原點稱為工件原點,見圖3-9。工件原點是人為設(shè)定的,設(shè)定的依據(jù)既要符合圖樣尺寸的標注習慣,又要便于編程。圖3-9數(shù)控車床的工件坐標系及工件原點

3.2.3-絕對坐標系和相對坐標系

工件或刀具移動量的指令方法有絕對尺寸指令和增量尺寸指令兩種。

所有坐標值均以機床或工件原點計量的坐標系,稱為絕對坐標系,其移動的尺寸稱為絕對尺寸(絕對坐標),所用的編程指令稱為絕對尺寸指令。圖3-10中,從A點運動到B點,其絕對尺寸指令為X40.0Y70.0。圖3-10絕對尺寸和增量尺寸

運動軌跡的終點坐標是相對于起點計量的坐標系,稱為增量坐標系或相對坐標系。其移動的尺寸稱為增量尺寸(增量坐標),所用的編程指令稱為增量尺寸指令。圖3-10中,從A點運動到B點,其增量尺寸指令為:X-60.0Y40.0,其中負號表示B點在A點的負向。

在編程時,可根據(jù)需要從計算方便、編程方便等方面考慮,選用不同的坐標系,但必須給定相應(yīng)的指令。

3.3

程序中的信息字和程序格式

3.3.1數(shù)控程序指令代碼為了設(shè)計、制造、維修和使用的方便,在輸入代碼、坐標系統(tǒng)、加工指令、輔助功能及程序格式等方面逐漸形成了兩種國際通用的數(shù)字控制標準,即ISO(InternationalStaudardizationOrganization,國際標準化組織)標準,和EIA(ElectourcIndustriesAssociation,美國電子工業(yè)協(xié)會)標準。

穿孔帶幾何尺寸見圖3-11,按照孔道上有孔或無孔狀態(tài)的不同組合,可以表示各種信息代碼。所謂代碼,就是由一些按標準排列的信息孔組成的一行二進制圖案,每一行代碼分別表示一個十進制數(shù)、一個英文字母、一個功能符號。圖3-11八單位標準穿孔帶

國際上通用的數(shù)控穿孔帶代碼有ISO代碼和EIA代碼,表3-1是EIA代碼和ISO代碼的穿孔帶編碼形式及其意義。穿孔帶編碼包括數(shù)字符0~9、字母符A~Z及其它功能符。代碼中是“1”,表示穿孔帶編碼中有孔;代碼為“0”,表示穿孔帶編碼中無孔,從而組成二進制碼位。第3列和第4列之間的連續(xù)小孔稱同步孔,作為行定位基準。在使用穿孔機制作穿孔帶和讀代機讀穿孔帶時,同步孔會產(chǎn)生同步信號。

ISO代碼和EIA代碼其他區(qū)別簡單介紹如下:

(1)ISO代碼是大寫字母,EIA代碼是小寫字母。

(2)程序段結(jié)束時,ISO碼用LF或NL,EIA碼用CR。

(3)ISO采用“%”實現(xiàn)倒帶,EIA使用ER實現(xiàn)倒帶。

(4)ISO中有左括號和右括號,左括號表示控制暫停,右括號表示控制恢復(fù),所以在括號之間可以寫入注解,對機床控制沒有影響,但其間不允許出現(xiàn)字符“;”與“%”。

(5)ISO中有“:”代碼,表示數(shù)控帶上的一個特定位置。它的作用是在讀帶時,讀帶機將數(shù)控帶送到位置后立即停止。若數(shù)控帶倒帶時,返回到此位置停止。后續(xù)加工中需使用“:”代碼后程序時,非常方便。

(6)ISO使用“/”取消程序段,EIA使用DEL取消程序段。

3.3.2信息字及其含義

信息字又稱程序字、功能字,簡稱字,它是機床數(shù)字控制的專用術(shù)語。它的定義是:一套有規(guī)定次序的代碼符號,可以作為一個信息單元進行存貯、傳遞和操作,如X10就是一個字。字是表示某一功能的一組代碼符號,如G01就表示直線插補。字的開頭是英文字母,隨后是符號和數(shù)字。英文字母稱為字的地址,它表示該字的功能。英文字母、符號和數(shù)字統(tǒng)稱為字符或代碼。

字分為尺寸字和非尺寸字兩種。在尺寸字中,地址后面表示的是運動方向的符號、坐標或距離的十進制數(shù)。以字母X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、I、J、K、A、B、C、D、E等為地址的字是尺寸字,以字母N、G、F、S、T、M等為地址的字是非尺寸字。

一個字所含字符的個數(shù)叫做字長。

3.3.3-加工程序的組成

數(shù)控加工中,零件加工程序的組成形式因采用的數(shù)控系統(tǒng)形式不同而略有差異。加工程序一般可分為主程序和子程序。將重復(fù)出現(xiàn)的程序(如依次加工幾個相同的型面)單獨組成子程序。數(shù)控裝置按主程序運行,在主程序中遇到調(diào)用某子程序的指令就轉(zhuǎn)入子程序運行;在子程序中遇到返回指令,則又返回到主程序繼續(xù)運行,其關(guān)系如圖3-12所示。

一個主程序按需要可以有多個子程序,并可重復(fù)調(diào)用。主程序和子程序的內(nèi)容各不相同,但程序格式是相同的。圖3-12主程序與子程序關(guān)系圖

不論是主程序還是子程序,每一個程序都是由若干個程序段組成。程序段是由一個或若干個字組成,每個字都是數(shù)控機床為完成某一特定動作的指令。

3.3.4程序段格式

每個加工程序都由加工程序號、程序段號、程序結(jié)束符等幾部分組成。

1.加工程序號

格式:□

，

“□”中為程序號指令代碼,ISO代碼為“:”,EIA代碼為“O”,還有的代碼為“%”。具體可參見有關(guān)機床數(shù)控系統(tǒng)的編程說明。

“

”為程序號,可以從0001到9999。存入數(shù)控系統(tǒng)中的各零件加工程序號不能相同。

2.程序段

格式:

程序段格式說明:

(1)順序號可以從1到9999,但有的數(shù)控系統(tǒng)只能從10到9990。在把加工程序輸入到計算機數(shù)控裝置時,系統(tǒng)在每個程序段的開頭會自動生成順序號。用DNC傳輸時可以把順序號全部省略,以節(jié)省內(nèi)存。

(2)坐標值的輸入最大值可為±99999.999,但輸入的實際值不能超出機床的加工范圍。輸入時“+”號可以省略。在輸入整數(shù)時,有的數(shù)控系統(tǒng)小數(shù)點后面的三個0可以不輸入,但小數(shù)點必須輸入,如X88.000可只輸入X88.;有的數(shù)控系統(tǒng)整數(shù)后面的小數(shù)點及0都可以不輸入,具體情況應(yīng)根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)來確定。

(3)其他坐標包括I、J、K及R等。

(4)附加指令包括固定循環(huán)及子程序的重復(fù)次數(shù)、刀具補償號、刀具號及暫停等指令。

(5)結(jié)束代碼可以是*或LF等,不同的數(shù)控系統(tǒng)有不同的結(jié)束代碼,可參見有關(guān)規(guī)定。

(6)上面程序段格式中的指令有的屬于續(xù)效指令,所以在每個程序段中,不需要每個指令都完全寫出。

(7)除順序號、程序段結(jié)束代碼外,其他指令或代碼的先后次序都可任意組合。

(8)對有的數(shù)控系統(tǒng),G、T、S、M指令不允許共段。

3.程序結(jié)束符

國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)一般都沒有結(jié)束符,FANUC數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)束符為“%”,SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)束符為“RET”。

3.4常用程序編制指令

3.4.1準備功能G指令準備功能G指令用來規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡(即指令插補功能)、工件坐標系、平面選擇、刀具補償?shù)榷喾N操作。JB3208-1983標準規(guī)定:G功能指令由字符G及其后面的兩位數(shù)字組成,從G00到G99共有100個,見表3-2)。

1.坐標系有關(guān)指令

1)絕對尺寸指令與增量尺寸指令

G90、G91G90表示程序段中的尺寸字為絕對尺寸,G91表示程序段中的尺寸字為增量尺寸;G90以各軸移動的終點位置坐標值進行編程,G91是以各軸的移動量直接編程,它們均為續(xù)效指令或稱模態(tài)指令。圖3-9中的移動量分別用絕對尺寸指令和增量尺寸指令編程時,其程序段格式如下:

2)平面選擇指令G17、G18、G19

G17、G18、G19分別表示在XY、ZX、YZ坐標平面內(nèi)進行加工,常用于確定圓弧插補平面、刀具半徑補償平面,它們均為續(xù)效指令。有的數(shù)控機床(如數(shù)控車床)只在一個平面內(nèi)加工,則在程序中不必加入平面選擇指令。

2.快速點定位指令G00

G00指令使刀具以點位控制方式從刀具所在點以最快速度移動到坐標系的另一點。其移動軌跡通常以立方體的對角線三軸聯(lián)動,然后以正方形的對角線二軸聯(lián)動,最后一軸移動。在圖3-13中,如果從A(0,0,20)移動到D(55,35,0),則刀具軌跡為A→B(走立方體的對角線)→C(走正方形的對角線)→D(走與坐標軸平行的直線)。圖3-13-G00快速點定位移動軌跡

3.直線插補指令C01

C01用以指令兩個坐標(或三個坐標)以聯(lián)動的方式,按程序段中規(guī)定的進給功能F,插補加工出任意斜率的直線。刀具的當前位置是直線的起點,在程序段中指定的是終點的尺寸字。在C01程序段中必須指定進給功能F,且G01與F都是續(xù)效指令。

4.圓弧插補指令G02、G03-

圓弧插補指令G02、G03分別指令刀具相對于工件順時針及逆時針移動進行圓弧加工。圓弧的順、逆方向可按圖3-14(數(shù)控車床)及圖3-15(數(shù)控銑床與加工中心)給出的方向判斷。注意在判斷順、逆方向時,都是從坐標軸的正向往負向看在另外兩軸組成平面中的轉(zhuǎn)向。在數(shù)控車床中,如從上往下看,順、逆方向正好與常規(guī)的相反。這一點,在編程中必須注意。圓弧插補程序段應(yīng)包括圓弧的順/逆圓插補指令、圓弧的終點坐標以及圓心坐標(或半徑)。圖3-14數(shù)控車床的G02與G03圖3-15數(shù)控銑床(加工中心)的G02與G03

X、Y、Z是圓弧終點坐標值,其值可以用絕對尺寸,也可以用增量尺寸。R是圓弧半徑,當圓弧所對應(yīng)的圓心角小于180°時,R取正值;當圓心角等于或大于180°時,R取負值。I、J、K分別表示圓心相對于圓弧始點在X、Y、Z軸方向的坐標增量,其值與G90無關(guān)。注意,I、J、K為零時可以省略;在同一程序段中,當I、J、K與R同時出現(xiàn)時,R有效。

例如在圖3-16中,從A→B→C,其程序為:圖3-16圓弧插補舉例圖3-17整圓插補加工舉例

5.暫停(延遲)指令G04

暫停指令G04可以使刀具暫時停止進給(但主軸仍然在轉(zhuǎn)動),經(jīng)過指令的暫停時間后再繼續(xù)執(zhí)行下一程序段。其程序段格式為:

G04ψ

，

格式中ψ常用字符F、X或P表示。后面的暫停時間單位為s或ms,也可以是刀具或工件的轉(zhuǎn)數(shù)。具體參見各個數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)定。

此指令常用于切槽、鉆孔到孔底、锪平底孔等對表面粗糙度有要求的場合。

6.刀具半徑補償指令G41、G42、G40

在加工曲線輪廓時,利用刀具半徑補償指令可不必求出刀具中心的運動軌跡,只按被加工工件的輪廓曲線編程,同時在程序中給出刀具半徑補償指令,就可加工出具有輪廓曲線的工件,使編程工作大大簡化。G41為左偏指令,是指順著刀具前進方向看,刀具偏在工件輪廓的左邊;若偏在右邊,則用G42指令。G41、G42是續(xù)效指令,需用G40進行注銷,即當G41或G42程序完成后用G40程序段消除偏置值,從而使刀具中心與編程軌跡重合。圖3-18為刀具半徑補償示例,利用G41、G42和G40指令,刀具中心將沿圖中虛線移動。圖3-18刀具半徑補償舉例

3.4.2輔助功能M指令M功能指令

是由地址字符M及其后面的兩位數(shù)字組成的,從M00到M99共有100個,見表3-3。它是用于機床加工操作的工藝性指令,如主軸的啟停、切削液的開關(guān)等。M功能指令也有續(xù)效指令和非續(xù)效指令,這類指令與機床的插補運算無關(guān)。

1.程序停止指令M00

M00實際上是一個暫停指令。當執(zhí)行有M00指令的程序段后,主軸停轉(zhuǎn),進給停止,切削液關(guān),程序停止。程序運行停止后,模態(tài)(續(xù)效)信息全部被保存,利用機床的“啟動”鍵,可使機床繼續(xù)運轉(zhuǎn)。該指令經(jīng)常用于加工過程中測量工件的尺寸、工件調(diào)頭、手動變速等固定操作。

2.選擇停止指令M01

該指令的作用和M00相似,但它必須是在預(yù)先按下操作面板上的“選擇停止”按鈕并執(zhí)行到M01指令的情況下,才會停止執(zhí)行程序。如果不按下“選擇停止”按鈕,M01指令無效,程序繼續(xù)執(zhí)行。該指令常用于工件關(guān)鍵性尺寸的停機抽樣檢查等,當檢查完畢后,按“啟動”鍵可繼續(xù)執(zhí)行以后的程序。

3.程序結(jié)束指令M02

當全部程序結(jié)束后,用此指令可使主軸、進給及切削液全部停止,并使機床復(fù)位。

4.與主軸有關(guān)的指令M03、M04、M05

M03表示主軸正轉(zhuǎn),M04表示主軸反轉(zhuǎn)。所謂正轉(zhuǎn)是沿主軸軸線向正Z方向看為順時針方向旋轉(zhuǎn),逆時針方向則為反轉(zhuǎn)。也可用右手定則判斷:用右手拇指代表正Z方向,緊握四指則代表主軸正轉(zhuǎn)方向,如圖3-19所示。M05為主軸停止指令,它是在該程序段其他指令執(zhí)行完以后才執(zhí)行的。

圖3-19主軸的正轉(zhuǎn)方向

5.換刀指令M06

M06是手動或自動換刀指令,它不包括刀具選擇功能,常用于加工中心換刀前的準備工作。

6.與切削液有關(guān)的指令M07、M09

M07為切削液開,M09為切削液關(guān)。

7.與主軸、切削液有關(guān)的復(fù)合指令M13、M14

M13為主軸正轉(zhuǎn),切削液開;M14為主軸反轉(zhuǎn),切削液開。

8.程序結(jié)束指令M30

在完成程序的所有指令后,M30可使主軸、進給和切削液都停止,并使機床及控制系統(tǒng)復(fù)位。M30與M02基本相同,但M30能自動返回程序起始位置,為加工下一個工件作好準備。

9.與子程序有關(guān)的指令M98、M99

M98為調(diào)用子程序指令,M99為子程序結(jié)束并返回到主程序的指令。

注意:在一個程序段中只能指令一個M功能指令。如果在一個程序段中同時指令了兩個或兩個以上的M功能指令時,則只有最后一個M功能指令有效,其余的M功能指令均無效。有的數(shù)控系統(tǒng)對兩個或兩個以上的M功能指令都不能執(zhí)行,并出現(xiàn)報警。

3.4.3-F、S、T功能

1.進給功能F

F功能指令是由字符F及其后面的若干位數(shù)字組成的,單位為mm/min或mm/r。例如,F150表示進給速度為150mm/min。

2.主軸轉(zhuǎn)速功能S

S功能指令是由字母S及其后面的若干位數(shù)字組成的,單位為r/min。例如,S300表示主軸轉(zhuǎn)速為300r/min。現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機床都采用直接給出主軸轉(zhuǎn)速數(shù)值的方法。

3.刀具功能T

在自動換刀的數(shù)控機床中,該指令用以選擇所需的刀具。在多道工序加工時,必須選取合適的刀具。每把刀具都應(yīng)安排一個刀具號,如T06表示第6號刀具,刀具號在程序中指定。T功能指令是由字符T及其后面的兩位數(shù)字組成的,即T00至T99,因此最多可換100把刀。

3.5程序編制中的數(shù)值計算

3.5.1數(shù)值計算的概念在數(shù)控編程加工過程中,首先要計算出刀具運動軌跡點的坐標。這種根據(jù)工件圖樣,按照已確定的加工路線和允許的編程誤差,計算數(shù)控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據(jù),稱為數(shù)控加工的數(shù)值計算。

3.5.2數(shù)值計算的內(nèi)容

1.基點、節(jié)點的概念與計算

1)基點的概念與計算一個工件的輪廓往往由許多不同的幾何元素組成,如直線、圓弧、二次曲線以及其他曲線等。構(gòu)成工件輪廓的這些不同幾何元素的連接點稱為基點,如圖3-20中的A、B、C、D、E和F等點都是該工件輪廓上的基點。顯然,相鄰基點間只能是一個幾何元素。

輪廓的基點可以直接作為其運動軌跡的起點或終點。目前,一般的數(shù)控機床都具有直線和圓弧插補功能。計算基點時,只需計算軌跡(線段)的起點或終點在選定坐標系中的各坐標值和圓弧運動軌跡的圓心坐標值。因此,基點的計算較為方便,常采用手工計算。圖3-20工件輪廓中的基點

2)節(jié)點的概念與計算

當采用不具備非圓曲線插補功能的數(shù)控機床加工非圓曲線輪廓的工件時,在加工程序的編制工作中,常常需要用直線或圓弧去近似代替非圓曲線,稱為擬合處理。擬合線段的交點或切點就稱為節(jié)點。如圖3-21中的P1、P2、P3、P4、P5點為直線擬合非圓曲線時的節(jié)點。圖3-21件輪廓中的節(jié)點

2.刀位點軌跡的計算

當采用圓弧形車刀進行車削加工及立銑刀進行銑削加工時,因刀位點規(guī)定在刀具中心處,因此大多數(shù)情況下,刀具的刀位點軌跡與工件輪廓軌跡不重合,如圖3-22所示,通常是沿輪廓偏移一個刀具半徑值。對于具有刀具半徑補償功能的數(shù)控機床,在切削平面內(nèi)的刀具刀位點軌跡大多由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)工件的加工輪廓和設(shè)定的刀具半徑值自動計算,無需用戶計算。如果采用球頭銑刀手工編程加工三維型面(如圖3-23所示的球面)時,則需計算球頭銑刀球心的運動軌跡。此外,一些老式的數(shù)控系統(tǒng),由于不具有刀具半徑補償功能,因此也需進行刀具刀位點運動軌跡的計算。圖3-22刀具半徑補償?shù)牡段稽c軌跡圖3-23-球頭銑刀加工三維型面

3.輔助計算

輔助計算包括增量計算、輔助程序段計算和切削用量計算等,通常較為簡單。

3.5.3-計算方法

常用的基點計算方法有列方程求解法、三角函數(shù)法、CAD繪圖求解法等。

1.列方程求解法

1)列方程求解法中的常用方程

由于基點計算主要內(nèi)容為直線和圓弧的端點、交點、切點的計算,因此列方程求解法中用到的直線與圓弧方程如下:

2)列方程求解直線與圓弧的交點或切點

為了敘述上的方便,把直線與圓弧的關(guān)系及其列方程求解方法歸納為表3-4中的兩種類型。

3)列方程求解法實例

例3-1兩圓相交,假設(shè)R1=15.0,圓心坐標為(5,10);R2=18.0,圓心坐標為(20,16),試求交點C和D的坐標。

2.三角函數(shù)計算法

1)三角函數(shù)法中常用的定理三角函數(shù)計算法簡稱三角計算法,在手工編程工作中是進行數(shù)學處理時應(yīng)重點掌握的方法之一。三角函數(shù)計算法常用的三角函數(shù)定理的表達式如下:

2)三角函數(shù)法求解直線和圓弧的交點與切點

為了敘述上的方便,把直線與圓弧的關(guān)系及其求解方法歸納為表3-5中的四種類型。

3)三角函數(shù)計算法實例

例3-2如圖3-24所示,試采用三角函數(shù)法求解基點A、B、C、D、E點的坐標。

解A點:按表3-5中的類型(二)求得XA=-49.64,YA=85.98;

B點:按表3-5中的類型(三)求得XB=18.04,YB=126.63;

C點與D點:按表3-5中的類型(四)求得XC=57.69,YC=98.46;XD=131.54,YD=67.69;

E點:按表3-5中的類型(一)求得XE=145.26,YE=23.81。圖3-24三角函數(shù)法求基點坐標

3.CAD繪圖分析法

1)常用的CAD繪圖軟件

當前在國內(nèi)常用的CAD繪圖軟件有AutoCAD和CAXA電子圖板等。

AutoCAD是Autodesk公司的主導(dǎo)產(chǎn)品,是當今最為流行的繪圖軟件之一,具有強大的二維功能,如繪圖、編輯、填充、圖案繪制、尺寸標注以及二次開發(fā)等功能,同時還具有部分三維繪圖功能。CAXA電子圖板軟件由北航海爾公司研制開發(fā),是我國自行研發(fā)的全國產(chǎn)化軟件。

2)CAD繪圖分析基點與節(jié)點坐標

(1)分析過程:采用CAD繪圖來分析基點與節(jié)點坐標時,首先應(yīng)學會一種CAD軟件的使用方法,然后用該軟件繪制出工件的二維零件圖并標出相應(yīng)尺寸(通常是基點與工件坐標系原點間的尺寸),最后根據(jù)坐標系的方向及所標注的尺寸確定基點的坐標。

(2)注意事項:采用這種方法分析基點坐標時,要注意以下幾方面的問題:

①繪圖要細致認真,不能出錯。

②應(yīng)嚴格按1∶1的比例繪制圖形。

③尺寸標注的精度單位要設(shè)置正確,通常為小數(shù)點后三位。

④標注尺寸時找點要精確,不能捕捉到無關(guān)的點上去。

(3)CAD繪圖分析法的特點:采用CAD繪圖分析法可以避免大量復(fù)雜的人工計算,操作方便,基點分析精度高,出錯幾率少。因此,建議盡可能采用這種方法來分析基點與節(jié)點坐標。這種方法的不利之處是對技術(shù)工人又提出了新的學習要求,同時還增加了設(shè)備的投入。

3.5.4非圓曲線節(jié)點的擬合計算

1.非圓曲線節(jié)點的擬合計算方法

目前,大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)都不具備非圓曲線的插補功能。因此,在加工這些曲線時,通常采用直線段或圓弧線段擬合的方法進行。在手工編程過程中,常用的擬合計算方法有等間距法、等插補段法和三點定圓法等幾種。

1)等間距法

在一個坐標軸方向,將擬合輪廓的總增量(如果在極坐標系中,則指轉(zhuǎn)角或徑向坐標的總增量)進行等分后,對所設(shè)定的節(jié)點所進行的坐標值計算方法稱為等間距法,如圖3-25所示。圖3-25非圓曲線切點的等間距擬合

2)等插補段法

當設(shè)定的相鄰兩節(jié)點間的弦長相等時,對該輪廓曲線所進行的節(jié)點坐標值計算方法稱為等插補段法,如圖3-26所示。

3)三點定圓法

三點定圓法是一種用圓弧擬合非圓曲線時常用的計算方法,其實質(zhì)是過已知曲線上的三點(亦包括圓心和半徑)作一圓。圖3-26非圓曲線節(jié)點的等插補段似合

2.非圓曲線的擬合誤差

不管采用以上三種擬合方法中的哪一種進行曲線擬合計算,均會在擬合過程中產(chǎn)生擬合誤差(見圖3-27),而且各擬合段的誤差大小各不相同。圖3-27非圓曲線的擬合誤差

在實際編程過程中,主要采用以下幾種方法來減小擬合誤差:

(1)采用合適的擬合方法。相比較而言,采用圓弧擬合方法的擬合誤差要小一些。

(2)減小擬合線段的長度。減小擬合線段的長度可以減小擬合誤差,但增加了編程的工作量。

(3)運用計算機進行曲線擬合計算。采用計算機進行曲線的擬合,在擬合過程中自動控制擬合精度,以減小擬合誤差。

3.6數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)

3.6.1數(shù)控加工的工藝特點1.工藝詳細

數(shù)控加工工藝制定的步驟和內(nèi)容與普通工藝大致相同,但數(shù)控工藝的一個明顯特點是工藝內(nèi)容十分具體、完整。

普通工藝規(guī)程視零件的生產(chǎn)批量、復(fù)雜程度以及零件的重要性等的不同而有不同的工藝設(shè)計內(nèi)容,但最多詳細到工步。數(shù)控加工工藝必須詳細到每一步走刀和每一個操作的細節(jié),留給操作工人完成的工藝與操作內(nèi)容都必須由編程人員在程序中預(yù)先確定。其次,凡是用數(shù)控加工的零件,不論簡單、重要與否,都要有完整的加工程序,因而都要制定詳細的工藝。

2.工序集中

現(xiàn)代數(shù)控機床具有剛性大、精度高、刀庫容量大、切削參數(shù)范圍廣及多坐標、多工位等特點,有可能在零件一次裝夾中完成多種加工方法和由粗到精的過程,甚至可在工作臺上安裝幾個相同或相似的零件進行加工,從而可縮短工藝路線和生產(chǎn)周期,減少加工設(shè)備和工藝裝備,減少中間儲存與運輸。

3.方法先進

對于一般簡單表面的加工方法,數(shù)控加工與普通加工無大差異。但對于一些復(fù)雜表面、特殊表面或有特殊要求的表面,數(shù)控加工就與傳統(tǒng)加工有著根本不同的加工方法。例如對于曲線、曲面的加工,傳統(tǒng)加工是用劃線、樣板、靠模、預(yù)鉆、砂輪、鉗工等方法,不僅費工、費時,而且還不能保證加工質(zhì)量,甚至產(chǎn)生廢品。而數(shù)控加工則用多坐標聯(lián)動自動控制加工方法,其加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)方法無法與之比擬的。

3.6.2數(shù)控加工的工藝性分析

1.零件圖分析

分析零件圖是制定加工工藝的首要工作,直接影響零件加工程序的編制及加工結(jié)果。零件圖分析主要內(nèi)容為:

1)零件圖尺寸標注分析

零件圖上尺寸標注最好以同一基準引注或直接給出坐標尺寸,既便于編程,也便于尺寸間的相互協(xié)調(diào),還利于設(shè)計基準、工藝基準、測量基準與編程原點的統(tǒng)一。

2)輪廓幾何要素分析

在編制程序時,編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系,以便于自動編程時對零件輪廓的所有幾何要素進行定義。手工編程時,計算所有基點和節(jié)點的坐標;自動編程時,對構(gòu)成零件輪廓的幾何元素進行定義。因此,在分析零件圖時,要分析幾何元素的給定條件是否充分。如圖3-28所示,圓弧與斜線的關(guān)系要求為相切,但經(jīng)計算后卻為相交。又如圖3-29所示,圖中給出的各段長度之和不等于其總長,給定的幾何元素條件自相矛盾。圖3-28幾何要素缺陷示例(一)圖3-29幾何要素缺陷示例(二)

3)尺寸公差和表面粗糙度要求分析

分析零件圖樣的尺寸公差和表面粗糙度要求,是確定機床、刀具、切削用量以及確定零件尺寸精度的控制方法和加工工藝的重要依據(jù),在分析過程中還同時進行一些編程尺寸的簡單換算。

4)形狀和位置公差要求分析

零件圖上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要要求,在工藝分析過程中,應(yīng)按圖樣的形狀和位置公差要求確定零件的定位基準、加工工藝,以滿足公差要求。

2.零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析

零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指加工工藝特點對零件的設(shè)計所產(chǎn)生的要求。也就是說,零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計會影響或決定加工工藝性的好壞。因此,在滿足使用要求的前提下,要盡量提高零件加工的可行性和經(jīng)濟性。

(1)零件的內(nèi)腔與外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸,這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù),從而簡化編程并提高生產(chǎn)率。

例如,圖3-30(a)所示的數(shù)控車削加工零件,需要三把不同寬度的切槽刀切槽,如無特殊需要,顯然不合理。若改成圖3-30(b)所示的結(jié)構(gòu),只需一把切槽刀即可加工出三個槽,既減少了刀具數(shù)量,少占刀架位置,又節(jié)省了換刀時間。圖3-30數(shù)控車削加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性

(2)輪廓最小內(nèi)圓弧或外輪廓的內(nèi)凹圓弧的半徑R限制了刀具的半徑。因此,圓弧半徑R不能取得過小。此外,零件的結(jié)構(gòu)工藝性還與R/H(H為零件輪廓面的最大加工高度)的值有關(guān),當R/H>0.2時,零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好(如圖3-31所示的外輪廓內(nèi)凹圓弧),反之則較差(如圖3-31所示的內(nèi)輪廓圓弧)。圖3-31零件結(jié)構(gòu)工藝性

(3)銑削槽底平面時,槽底圓角半徑r(見圖3-32)不能過大。圓角半徑r越大,銑刀端面刃與銑削平面的最大接觸直徑d=D-2r(D為銑刀直徑)越小,加工平面的能力就越差,效率就越差,工藝性也越差。圖3-32槽底平面圓弧對加工工藝的影響

(4)對于零件在數(shù)控加工過程中的變形問題,可在加工前采取適當?shù)臒崽幚砉に?如調(diào)質(zhì)、退火等)來解決,也可采取粗、精加工分開或?qū)ΨQ去余量等常規(guī)方法來解決。

(5)對于毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性要求,首先應(yīng)考慮毛坯的加工余量應(yīng)充足和盡量均勻;其次應(yīng)考慮毛坯在加工時定位與裝夾的可靠性和方便性,以便在一次安裝過程中加工出盡量多的表面。對于不便裝夾的毛坯,可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺、工藝凸耳等輔助基準。

3.6.3-數(shù)控加工工藝的制定

1.選擇加工內(nèi)容

數(shù)控機床有很多優(yōu)點,但價格昂貴,消耗較大,維護費用較高,導(dǎo)致加工成本增加。因此,從技術(shù)和經(jīng)濟等角度出發(fā),對于某個零件來說,并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機床上進行,而往往只選擇其中一部分內(nèi)容采用數(shù)控加工。

在對零件圖進行詳細工藝分析的基礎(chǔ)上,選擇那些適合且需要進行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序進行數(shù)控加工,以充分發(fā)揮數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢。一般按下列原則順序進行選擇:

(1)普通機床無法加工的內(nèi)容優(yōu)先;

(2)普通機床加工困難、質(zhì)量難以保證的內(nèi)容作為重點;

(3)普通機床加工效率低、勞動強度大的內(nèi)容作為平衡。

此外,在選擇加工內(nèi)容時,還要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等因素,盡量合理安排,以充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)勢,達到多、快、好、省的目的。

2.劃分加工階段

對重要的零件,為了保證其加工質(zhì)量和合理使用設(shè)備,零件的加工過程可劃分為4個階段,即粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和精密加工(包括光整加工)階段。

1)粗加工階段

粗加工的任務(wù)是切除毛坯上大部分多余的金屬,使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品,減小工件的內(nèi)應(yīng)力,為半精加工作好準備。因此,粗加工的主要目標是提高生產(chǎn)率。

2)半精加工階段

半精加工的任務(wù)是使主要表面達到一定的精度并留有一定的精加工余量,為主要表面的精加工作好準備,并可完成一些次要表面(如攻螺紋、銑鍵槽等)的加工。熱處理工序一般放在半精加工的之前或之后。

3)精加工階段

精加工是指從工件上切除較少的余量,得到精度比較高、表面粗糙度值比較小的加工過程,其任務(wù)是全面保證工件的尺寸精度和表面粗糙度等加工質(zhì)量。

4)精密加工階段

精密加工主要用于加工精度和表面粗糙度要求很高(IT6級以上,表面粗糙度值為Ra0.4μm以下)的零件,其主要目標是進一步提高尺寸精度,減小表面粗糙度。精密加工對位置精度影響不大。

劃分加工階段的目的為:

(1)保證加工質(zhì)量。

工件在粗加工階段,切削的余量較多。因此,切削力和夾緊力較大,切削溫度也較高,零件的內(nèi)部應(yīng)力也將重新分布,從而產(chǎn)生變形。如果不進行加工階段的劃分,將無法避免由上述原因產(chǎn)生的誤差。

(2)合理使用設(shè)備。

粗加工可采用功率大、剛性好和精度低的機床加工,車削用量也可取較大值,從而充分發(fā)揮設(shè)備的潛力;精加工則切削力較小,對機床破壞小,從而保持設(shè)備的精度。

(3)便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。

對于毛坯的各種缺陷(如鑄件、夾砂和余量不足等),在粗加工后即可發(fā)現(xiàn),便于及時修補或決定報廢,避免造成浪費。

(4)便于組織生產(chǎn)。

通過劃分加工階段,便于安排一些非切削加工工藝(如熱處理工藝、去應(yīng)力工藝等),從而有效地組織生產(chǎn)。

3.安排加工順序

加工順序又稱工序,通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序。

1)加工順序安排原則

(1)基準面先行原則。

用作精基準的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來,因為定位基準的表面越精確,裝夾誤差就越小。如圖3-33所示的工件,由于?40mm外圓是同軸度的基準,所以應(yīng)首先加工該表面,再加工其他表面。圖3-33-基準面先行加工示例

(2)先粗后精原則。

各個表面的加工順序按照粗加工→半精加工→精加工→精密加工的順序依次進行,逐步提高表面的加工精度,減小表面粗糙度值。

(3)先主后次原則。

零件的主要工作表面、裝配基面應(yīng)先加工,以便能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進行,放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工之前進行。

(4)先近后遠原則。

通常情況下,工件裝夾后,離刀架近的部位先加工,離刀架遠的部位后加工,以便縮短刀具移動距離,減少空行程時間,而且還有利于保持坯件或半成品的剛性,改善其切削條件。如圖3-34所示的零件內(nèi)孔,應(yīng)先加工內(nèi)圓錐孔,再加工?30mm內(nèi)孔,最后加工?20mm內(nèi)孔。圖3-34先近后遠加工示例

2)工序的劃分

(1)工序劃分的原則。

劃分工序有兩種不同的原則,即工序集中原則和工序分散原則。

①工序集中原則。工序集中原則是指每道工序包括盡可能多的加工內(nèi)容,從而使工序的總數(shù)減少。

②工序分散原則。工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進行,每道工序的加工內(nèi)容很少。

(2)工序劃分的方法。

①按所用刀具劃分。以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于工件的待加工表面較多、機床連續(xù)工作時間較長、加工程序的編制和檢查難度較大等情況。

以圖3-34所示的工件為例,工序一:鉆頭鉆孔,去除加工余量;工序二:采用外圓車刀粗、精加工外形輪廓;工序三:內(nèi)孔車刀粗、精車內(nèi)孔。

②按安裝次數(shù)劃分。

以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于加工內(nèi)容不多的工件,加工完成后就能達到待檢狀態(tài)。

以圖3-33所示的工件為例,工序一:以外形毛坯定位裝夾加工左端輪廓;工序二:以加工好的外圓表面定位加工右端輪廓。

③按粗、精加工劃分。以粗加工中完成的那部分工藝過程為一道工序,精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種劃分方法適用于加工后變形較大,需粗、精加工分開的工件,如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件的工件。

④按加工部位劃分。以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序。對于加工表面多而復(fù)雜的工件,可按其結(jié)構(gòu)特點(如內(nèi)形、外形、曲面和平面等)劃分成多道工序。

以圖3-34所示的工件為例,工序一:工件外輪廓的粗、精加工;工序二:工件內(nèi)輪廓的粗、精加工。

4.選擇加工方法

機械零件的結(jié)構(gòu)形狀是多種多樣的,但它們都是由平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面或曲面、成形面等基本表面所組成的。每一種表面都有多種加工方法,具體選擇時應(yīng)根據(jù)零件表面的形狀、尺寸大小、精度和粗糙度、材料性質(zhì)、生產(chǎn)類型以及具體的生產(chǎn)條件等來確定。

1)外圓表面加工方法的選擇

外圓表面加工方法主要是車削和磨削。當表面粗糙度要求較小時,還要經(jīng)光整加工。圖3-35是外圓表面的加工方案。圖3-35外圓表面的加工方案(Ra值單位為μm)

各種加工方案的適用范圍如下:

(1)最終工序為車削的加工方案,適用于除淬火鋼以外的各種金屬。

(2)最終工序為磨削的加工方案,適用于淬火鋼、未淬火鋼和鑄鐵。不適用于有色金屬,因其韌性大,磨削時易堵塞砂輪。

(3)最終工序為精細車或金剛車的加工方案,適用于要求較高的有色金屬的精加工。

(4)最終工序為光整加工,如研磨、超精磨及超精加工等。為提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量,一般在光整加工前進行精磨。

(5)對表面粗糙度要求高,而尺寸精度要求不高的外圓,可通過滾壓或拋光達到要求。

2)內(nèi)孔表面加工方法的選擇

內(nèi)孔表面的加工方法有鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、拉孔、磨孔以及光整加工等。圖3-36是常用的孔加工方案。應(yīng)根據(jù)被加工孔的加工要求、尺寸、具體的生產(chǎn)條件、批量的大小以及毛坯上有無預(yù)加工孔合理選用。圖3-36孔加工方案(Ra值單位為μm)

(1)加工精度為IT9級的孔,當孔徑小于10mm時,可采用鉆—鉸方案;當孔徑小于30mm時,可采用鉆—擴方案;當孔徑大于30mm時,可采用鉆—鏜方案。此方案適用于工件材料為淬火鋼以外的各種金屬。

(2)加工精度為IT8級的孔,當孔徑小于20mm時,可采用鉆—鉸方案;當孔徑大于20mm時,可采用鉆—擴—鉸。此方案適用于加工除淬火鋼以外的各種金屬,但孔徑應(yīng)在20~80mm范圍內(nèi)。此外也可采用最終工序為精鏜或拉的方案。淬火鋼可采用磨削加工。

(3)加工精度為IT7級的孔,當孔徑小于12mm時,可采用鉆—粗鉸—精鉸方案;當孔徑在12~60mm之間時,可采用鉆—擴—粗鉸—精鉸方案或鉆—擴—拉方案。若加工毛坯上已鑄出或鍛出的孔,可采用粗鏜—半精鏜—精鏜方案或采用粗鏜—半精鏜—磨孔方案。最終工序為鉸孔的方案適用于未淬火鋼或鑄鐵。對有色金屬鉸出的孔表面粗糙度較大,常用精細鏜孔代替鉸孔。最終工序為拉孔的方案適用于大批大量生產(chǎn),工件材料為未淬火鋼、鑄鐵及有色金屬。最終工序為磨孔的方案適用于加工除硬度低、韌性大的有色金屬外的淬火鋼、未淬火鋼和鑄鐵。

(4)加工精度為IT6級的孔,最終工序采用手鉸、精細鏜、研磨或珩磨等均能達到,應(yīng)視具體情況選擇。韌性較大的有色金屬不宜采用珩磨,可采用研磨或精細鏜。研磨對大、小孔加工均適用,而珩磨只適用于大直徑孔的加工。

3)平面加工方法的選擇

平面的主要加工方法有銑削、刨削、車削、磨削及拉削等,精度要求高的表面還需經(jīng)研磨或刮削加工。圖3-37是常見的平面加工方案。表中尺寸公差的等級是指平行平面之間距離尺寸的公差等級。圖3-37平面加工方案(Ra值單位為μm)

(1)最終工序為刮研的加工方案多用于單件小批生產(chǎn)中配合表面要求高且不淬硬平面的加工。當批量較大時,可用寬刀細刨代替刮研。寬刀細刨特別適用于加工像導(dǎo)軌面這樣的狹長平面,能顯著提高生產(chǎn)率。

(2)磨削適用于直線度及表面粗糙度要求高的淬硬工件和薄片工件,也適用于未淬硬鋼件上面積較大的平面的精加工,但不宜加工塑性較大的有色金屬。

(3)車削主要用于回轉(zhuǎn)體零件的端面的加工,以保證端面與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度要求。

(4)拉削平面適用于大批量生產(chǎn)中的加工質(zhì)量要求較高且面積較小的平面。

(5)最終工序為研磨的方案適用于高精度、表面粗糙度較小的小型零件的精密平面,如量規(guī)等精密量具的表面。

4)平面輪廓和曲面輪廓加工方法的選擇

(1)平面輪廓常用的加工方法有數(shù)控銑削、線切割及磨削等。對如圖3-38(a)所示的內(nèi)平面輪廓,當曲率半徑較小時,可采用數(shù)控線切割方法加工。若選擇銑削方法,因銑刀直徑受最小曲率半徑的限制,直徑太小,剛性不足,會產(chǎn)生較大的加工誤差。對圖3-38(b)所示的外平面輪廓,可采用數(shù)控銑削方法加工,常用粗銑—精銑方案,也可采用數(shù)控線切割方法加工。對精度及表面粗糙度要求較高的輪廓表面,在數(shù)控銑削加工之后,再進行數(shù)控磨削加工。數(shù)控銑削加工適用于除淬火鋼以外的各種金屬,數(shù)控線切割加工可用于各種金屬,數(shù)控磨削加工適用于除有色金屬以外的各種金屬。圖3-38平面輪廓類零件

(2)立體曲面輪廓的加工方法主要是數(shù)控銑削,多用球頭銑刀,以“行切法”加工,如圖3-39所示。根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及精度要求等通常采用二軸半聯(lián)動或三軸聯(lián)動。對精度和表面粗糙度要求高的曲面,當用三軸聯(lián)動的“行切法”加工不能滿足要求時,可用模具銑刀,選擇四坐標或五坐標聯(lián)動加工。圖3-39曲面的行切法加工

5.選擇零件裝夾方式和夾具

在數(shù)控機床上工件的裝夾與普通機床相同。但因數(shù)控機床是高度自動化加工機床,為了能保證在長時間無人看管的情況下自動加工出符合精度要求的工件,充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點,裝夾工件時應(yīng)考慮以下幾個因素:

(1)盡量采用組合夾具,必要時才設(shè)計專用夾具。

(2)工件的定位基準應(yīng)與設(shè)計基準保持一致,防止過定位;箱體工件最好選擇一面兩銷作為定位基準,定位基準在數(shù)控機床上要細心找正。為了找正方便,有的機床,例如臥式加工中心工作臺側(cè)面,會安裝專用定位板。

(3)因為在數(shù)控機床上通常一次裝夾完成全部工序,因此應(yīng)防止工件夾緊引起的變形造成工件加工不良影響。夾緊力應(yīng)靠近主要支承點,力求靠近切削部位。

(4)若需要設(shè)計專用夾具,夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度和強度。

對數(shù)控車床而言,在裝夾前確定工件的伸出長度時(見圖3-40),應(yīng)考慮工件的加工長度、切斷車刀的寬度、刀架與卡盤之間必要的空間距離等因素。圖3-40數(shù)控車床零件的裝夾

對數(shù)控銑床、加工中心而言,在工件夾緊時要用千分表(或百分表)。如圖3-41所示,將工件的一些主要平面調(diào)整成分別與X、Y、Z軸相平行,這樣才能使誤差在規(guī)定的精度范圍內(nèi)。圖3-41數(shù)控銑床(或加工中心)上壓板裝夾與找正示意圖

6.選擇刀具

刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中重要的內(nèi)容之一,不僅影響機床工作的效率,而且影響加工質(zhì)量。與傳統(tǒng)方法相比,數(shù)控加工對刀具的要求更高,不僅要求精度高,強度大,剛性好,耐用工高,而且要求尺寸穩(wěn)定,安裝調(diào)整方便。這就需要采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造刀具,并合理選擇刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)。

1)刀具的材料

(1)常用的刀具材料。

常用的數(shù)控刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等。其中,高速鋼、硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金在數(shù)控加工刀具中應(yīng)用最廣。

(2)刀具材料性能比較。

以上各刀具材料的硬度和韌性對比如圖3-42所示。圖3-42不同刀具材料的硬度與韌性對比

2)刀具的種類

(1)數(shù)控車削加工刀具的種類。

①根據(jù)加工用途分,數(shù)控車床用刀包括外圓車刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀和切槽刀等種類。

②根據(jù)刀尖形狀分,數(shù)控車床用刀包括尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀,如圖3-43-所示。圖3-43-按刀尖形狀分類的數(shù)控車刀

·尖形車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。

·圓弧形車刀。構(gòu)成圓弧形車刀的主切削刃形狀為一段圓度誤差或線輪廓度誤差很小的圓弧。車

·成形車刀。成形車刀俗稱樣板車刀,其加工零件的輪廓形狀完全由車刀的切削刃形狀和尺寸決定。

③根據(jù)車刀結(jié)構(gòu)分,數(shù)控車床用刀包括整體式車刀、焊接式車刀和機械夾固式車刀三類。

·整體式車刀。整體式車刀(如圖3-44(a)所示)主要指整體式高速鋼車刀,通常用于小型車刀、螺紋車刀和形狀復(fù)雜的成形車刀,具有抗彎強度高、沖擊韌度好,制造簡單、刃磨方便、刃口鋒利等優(yōu)點。

·焊接式車刀。焊接式車刀(如圖3-44(b)所示)是將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上,經(jīng)刃磨而成。這種車刀結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,剛性較好,但抗彎強度低,沖擊韌度差,切削刃不如高速鋼車刀鋒利,不易制作復(fù)雜刀具。

·機械夾固式車刀。機械夾固式車刀(如圖3-44(c)所示)是將標準的硬質(zhì)合金可換刀片通過機械夾固方式安裝在刀桿上的一種車刀,是當前數(shù)控車床上使用最廣泛的一種車刀。圖3-44按刀具結(jié)構(gòu)分類的數(shù)控車刀

機械夾固式車刀又可分為可重磨式和不重磨式兩類,如圖3-45所示。機械夾固式車刀又可分為可重磨式和不重磨式兩類,如圖3-45所示。圖3-45機械夾固式車刀

圖3-46所示為機夾可轉(zhuǎn)位刀片的形狀。機夾可轉(zhuǎn)位刀片的具體形狀已標準化,且每一種形狀均有一個相應(yīng)的表示代碼。在選擇刀片形狀時要特別注意,有些刀片雖然形狀和刀尖角度相等,但由于同時參加切削的切削刃數(shù)不同,因此其型號也不相同,如圖中的T型和V型刀片。另有一些刀片,雖然刀片形狀相似,但其刀尖角度不同,其型號也不相同,如圖3-46中的D型和C型刀片。圖3-46常用機夾可轉(zhuǎn)位刀片的形狀

可轉(zhuǎn)位刀片型號表示方法如圖3-47所示。十個號位表示的內(nèi)容如表3-6所示。刀片型號的具體含義請查閱相關(guān)數(shù)控刀具手冊。圖3-47機夾可轉(zhuǎn)位刀片型號表示方法

如圖3-48所示為刀片與刀桿的固定方式,通常有壓板式壓緊、復(fù)合式壓緊、杠桿式壓緊和螺釘式壓緊等幾種。圖3-48刀片與刀桿的固定方式

(2)數(shù)控銑削加工刀具的種類。

數(shù)控銑床(或加工中心)的刀具種類很多,根據(jù)刀具的加工用途,可分為輪廓類加工刀具和孔類加工刀具等幾種類型。

①輪廓類加工刀具。

·面銑刀。如圖3-49所示,面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃,端部切削刃為主切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu),刀齒為高速鋼或硬質(zhì)合金,刀體為40Cr。圖3-49面銑刀

·立銑刀。立銑刀(見圖3-50)是數(shù)控機床上用得最多的一種銑刀。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃,圓柱表面的切削刃為主切削刃,端面上的切削刃為副切削刃。它們可同時進行切削,也可單獨進行切削。主切削刃一般為螺旋齒,可以增加切削平穩(wěn)性,提高加工精度。由于普通立銑刀端面中心處無切削刃,所以立銑刀不能作軸向進給。端面刃主要用來加工與側(cè)面相垂直的底平面。圖3-50立銑刀

·鍵槽銑刀。鍵槽銑刀(如圖3-51所示)一般只有兩個刀齒,圓柱面和端面都有切削刃,端面刃延伸至中心,既像立銑刀,又像鉆頭。加工時先軸向進給達到槽深,然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。圖3-51鍵槽銑刀

·模具銑刀。模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成,可分為圓錐形立銑刀(圓錐半角α/2=3°、5°、7°、10°)、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種,其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄三種。模具銑刀中,圓柱形球頭立銑刀(見圖3-52)在數(shù)控機床上應(yīng)用較為廣泛。圖3-52球頭銑刀

·鼓形銑刀和成形銑刀。鼓形銑刀的切削刃分布在半徑為R的圓弧面上,端面無切削刃。該刀具主要用于斜角平面和變斜角平面的加工。這種刀具的缺點是刃磨困難,切削條件差,而且不適于加工有底的輪廓表面。

②孔類加工刀具。

孔類加工刀具主要有鉆頭、鉸刀、鏜刀等。

·鉆頭。加工中心上的常用鉆頭(見圖3-53)有中心鉆、標準麻花鉆、擴孔鉆、深孔鉆和锪孔鉆等。麻花鉆由工作部分和柄部組成。工作部分包括切削部分和導(dǎo)向部分,而柄部有莫氏錐柄和圓柱柄兩種。刀具材料常使用高速鋼和硬質(zhì)合金。圖3-53-加工中心用鉆頭

·鉸刀。加工中心大多采用通用標準的鉸刀進行鉸孔。此外,還使用機夾硬質(zhì)合金刀片單刃鉸刀和浮動鉸刀等。鉸孔的加工精度可達IT6~IT9級,表面粗糙度Ra可達0.8~1.6μm。

標準鉸刀(見圖3-54)有4~12齒,由工作部分、頸部和柄部三部分組成。鉸刀工作部分包括切削部分與校準部分。切圖3-54機用鉸刀

·鏜孔刀具。鏜孔所用刀具為鏜刀。鏜刀種類很多,按加工精度可分為粗鏜刀和精鏜刀。此外,鏜刀按切削刃數(shù)量可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。

粗鏜刀(見圖3-55)結(jié)構(gòu)簡單,用螺釘將鏜刀刀頭裝夾在鏜桿上。圖3-55單刃粗鏜刀

精鏜刀目前較多地選用可調(diào)精鏜刀(見圖3-56)。這種鏜刀的徑向尺寸可以在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)方便,且精度高。調(diào)整尺寸時,先松開鎖緊螺釘,然后轉(zhuǎn)動帶刻度盤的調(diào)整螺母,等調(diào)至所需尺寸,再擰緊鎖緊螺釘。圖3-56可調(diào)精鏜刀

鏜刀刀頭有粗鏜刀(見圖3-57)和精鏜刀刀頭(見圖3-58)兩種。粗鏜刀刀頭與普通焊接車刀相類似;精鏜刀刀頭上帶刻度盤,每格刻線表示刀頭的調(diào)整距離為0.01mm(半徑值)。圖3-57粗鏜刀刀頭圖3-58精鏜刀刀頭

·螺紋孔加工刀具。加工中心大多采用攻螺紋的加工方法來加工內(nèi)螺紋。此外,還采用螺紋銑削刀具來銑加工螺紋孔。

絲錐(見圖3-59)由工作部分和柄部組成。工作部分包括切削部分和校準部分。圖3-59機用絲錐

3)刀柄系統(tǒng)

數(shù)控銑床、加工中心用刀柄系統(tǒng)由三部分組成,即刀柄、拉釘和夾頭(或中間模塊)。

(1)刀柄。

切削刀具通過刀柄與數(shù)控銑床主軸聯(lián)接,其強度、剛性、耐磨性、制造精度以及夾緊力等對加工有直接的影響。數(shù)控銑床刀柄一般采用7∶24的錐面與主軸錐孔配合定位,刀柄及其尾部供主軸內(nèi)拉緊機構(gòu)用的拉釘已實現(xiàn)標準化,其使用的標準有國際標準(ISO)和中國、美國、德國、日本等國的標準。因此,數(shù)控銑床刀柄系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)所選用的數(shù)控銑床的要求進行配備。

加工中心刀柄可分為整體式與模塊式兩類。根據(jù)刀柄柄部形式及所采用國家標準的不同,我國使用的刀柄常分成BT(日本MAS403-75標準)、JT(GB/T109441989與ISO73881983標準,帶機械手夾持槽)、ST(ISO或GB,不帶機械手夾持槽)和CAT(美國ANSI標準)等幾種系列,這幾種系列的刀柄除局部槽的形狀不同外,其余結(jié)構(gòu)基本相同。根據(jù)錐柄大端直徑的不同,與其相對應(yīng)的刀柄又分成40、45、50(個別的還有30和35)等幾種不同的錐度號。40、45、50是指刀柄的型號,并不是指刀柄實際的大端直徑,如BT/JT/ST50和BT/JT/ST40分別代表錐柄大端直徑為69.85mm和44.45mm的7∶24錐柄。加工中心常用刀柄的類型及其使用場合見表3-7。

(2)拉釘。

加工中心拉釘(見圖3-60)的尺寸也已標準化,ISO或GB規(guī)定了A型和B型兩種形式的拉釘,其中A型拉釘用于不帶鋼球的拉緊裝置,而B型拉釘用于帶鋼球的拉緊裝置。刀柄及拉釘?shù)木唧w尺寸可查閱有關(guān)標準的規(guī)定。圖3-60拉釘

(3)彈簧夾頭及中間模塊。

彈簧夾頭有兩種,即ER彈簧夾頭(如圖3-61(a)所示)和KM彈簧夾頭(如圖3-61(b)所示)。其中ER彈簧夾頭的夾緊力較小,適用于切削力較小的場合;KM彈簧夾頭的夾緊力較大,適用于強力銑削。圖3-61彈簧夾頭

中間模塊(見圖3-62)是刀柄和刀具之間的中間連接裝置。中間模塊的使用提高了刀柄的通用性能,例如,鏜刀、絲錐與刀柄的連接就經(jīng)常使用中間模塊。圖3-62中間模塊

7.選擇工件坐標原點

為確定工件原點,一般采用工件試切或由刀具與工件某些表面相接觸等方法。下面分別以數(shù)控車床、數(shù)控銑床(或加工中心)為例進行說明。

1)數(shù)控車床工件原點的確定

在手動狀態(tài)下,首先用外圓車刀試切右端面,記下此時的機床坐標值Z,通過操作面板,用C54等指令設(shè)置偏移量(機床坐標值Z),就可確定工件原點(見圖3-40)。

2)數(shù)控銑床(或加工中心)工件原點的確定

(1)機械法。

如圖3-63所示零件的凹型型腔,工件外表面已在其他機床上進行了精加工,現(xiàn)在選用鍵槽銑刀加工此零件。圖3-63-用機械法在數(shù)控銑床(或加工中心)上確定工件原點

(2)電子法。

用機械法確定工作原點時,刀具與工件的接觸很難控制,有時一接觸就發(fā)現(xiàn)刀具已切入工件。雖然切入量較少,但在加工精度要求較高的場合,就會出現(xiàn)誤差。為此,可采用電子法,如電子定位器,如圖3-64所示。圖3-64用電子法在數(shù)控銑床(或加工中心)上確定工件原點

8.確定機床的對刀點、換刀點和起刀點

在加工時,工件可以在機床加工尺寸范圍內(nèi)任意安裝。要正確執(zhí)行加工程序,必須確定工件在機床坐標系中的確切位置。對刀點是工件在機床上定位裝夾后,設(shè)置在工件坐標系中用于確定工件坐標系與機床坐標系空間位置關(guān)系的參考點。對刀時應(yīng)使對刀點與刀位點重合。所謂刀位點,是指確定刀具位置的基準點。平頭立銑刀的刀位點一般為端面中心,球頭銑刀為球心,車刀為刀尖,鉆頭為鉆尖。

選擇對刀點的原則如下:

(1)方便數(shù)學處理和簡化程序編制;

(2)在機床上容易找正;

(3)加工過程中便于檢查;

(4)引起的加工誤差小。

對刀點的設(shè)置沒有嚴格規(guī)定,可以設(shè)置在工件上,也可以設(shè)置在夾具上,但在工件坐標系中必須有確定的位置,如圖3-65所示的X=和Y=。對刀點既可以與工件原點重合,也可以不重合,主要取決于加工精度和對刀的方便性。當對刀點與工件原點重合時,X==0,Y==0。圖3-65對刀點的確定

9.確定加工路線

加工路線是指數(shù)控機床在加工過程中,刀具相對于被加工零件的運動軌跡和方向,即刀具從起刀點(即刀具刀位點的初始位置,也稱程序起點)開始運動起,直至返回該點并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑,包括切削加工的路徑及刀具的引入、返回等非切削空行程。確定加工路線主要是確定粗加工及空行程的走刀路線,而精加工切削過程的走刀路線都是沿零件輪廓進行的。

確定加工路線時,應(yīng)注意以下幾點:

(1)在保證加工精度的前提下,應(yīng)盡量縮短加工路線。例如,對于平行坐標軸的矩陣孔,可采用單坐標軸方向的加工路線,如圖3-66所示。圖3-66平行坐標軸矩陣孔加工路線

(2)對多次重復(fù)的加工動作,可編寫成子程序,由主程序調(diào)用。如圖3-67所示,要加工一系列孔徑、孔深和孔距都相同的孔,每一個孔的加工循環(huán)動作都一樣:快速趨進—工進鉆孔—快速退回,然后移動到另一待加工孔的位置后,重復(fù)同樣的動作。因此,把加工循環(huán)動作編寫成子程序,不僅簡化編程,而且程序長度也縮短了。圖3-67鉆孔加工路線

(3)在數(shù)控銑床上加工平面輪廓圖形時,要安排好刀具的入和切出的加工路線,避免因交接處重復(fù)切削或法線方向切出(退刀)而在工件表面上產(chǎn)生痕跡。

圖3-68(a)是采用圓弧插補方式用立銑刀銑削整圓時的加工路線示意圖,刀具從起始點沿圓周表面的切線方向進入,進行圓弧銑削加工。當整圓加工完畢開始退刀時,順著圓周表面切線方向退刀,并退出一段距離,防止取消刀具半徑補償時,刀具和工件表面發(fā)生碰撞,造成工件報廢。銑削內(nèi)孔時,也應(yīng)遵循切線方向切入和切出的原則。如圖3-68(b)所示是銑削內(nèi)孔壁加工路線,起始點在圓孔的中心處,刀具應(yīng)從切線方向切入加工,切出時,可多走一段圓弧再退到起始點,這樣可以降低接刀處的刀痕,提高內(nèi)孔精度。圖3-68切入和切出方式

(4)確定軸向移動尺寸時,應(yīng)考慮刀具的引入長度和超越長度。加工工件時,刀具的軸向工作循環(huán)一般包括快速前進、工作進給和快速退回等運動,工件進給距離應(yīng)當是刀具的引入長度δ1、工件加工長度L和刀具的超越長度δ2的和,如圖3-69所示。常用刀具的引入長度和超越長度可參考表3-8和表3-9。圖3-69鉆孔時工作進給距離

在數(shù)控車床上加工螺紋時,因為開始加速時和加工結(jié)束減速時主軸轉(zhuǎn)數(shù)和螺距之間的速度比不穩(wěn)定,加工螺紋會發(fā)生亂扣現(xiàn)象,所以也要有引入長度δ1和超越長度δ2,如圖3-70所示,這樣可以避免在進給機構(gòu)加速或減速階段進行螺紋切削。一般δ1取2~5mm,螺紋精度要求較高時取大值;δ2一般可取δ1的1/4。若螺紋收尾處無退刀槽時,收尾處的形狀按45°退刀收尾。圖3-70螺紋進給切削

(5)鏜孔加工時,若位置精度要求較高時,加工路線的定位方向應(yīng)保持一致。例如圖3-71中工件上有4個孔需要加工,可以采用兩種方案。圖3-71(a)所示方案按照孔1、孔2、孔3和孔4加工路線完成。由于孔4的定位方向與孔1、孔2、孔3方向相反,因此X軸的反向間隙會使定位誤差增加,影響孔距間的位置精度。圖3-71(b)方案是加工完孔2后,刀具向X軸反方向移動一段距離,越過孔4后,再向X軸正方向移至孔4進行加工,再移到孔3進行加工,因定位方向一致,所以孔間位置精度較高。圖3-71鏜孔加工路線示意圖

10.選擇切削用量

主軸轉(zhuǎn)速(切削速度)、進給速度(進給量)、背吃刀量(或側(cè)吃刀量)稱為切削用量三要素。

合理選擇切削用量對提高勞動生產(chǎn)率、延長刀具使用壽命、保證加工質(zhì)量、增加經(jīng)濟效益有著十分重要的意義。

在加工程序的編制工作中,應(yīng)把各種切削用量都編入加工工序卡內(nèi)。因此在選擇切削用量時,應(yīng)使背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)度和進給速度三者都互相適應(yīng),以形成最佳切削參數(shù)。

1)數(shù)控車床切削用量的選擇

(1)背吃刀量的確定。

在機床剛性和機床功率允許的條件下,應(yīng)盡可能選取較大的背吃刀量,以減少進給次數(shù),提高生產(chǎn)效率。有時為了減小