数控技术初学群体在数控机床上实训时,尤其是高职高专的学生,虽然相关的专业技术课程均已学习过,但由于缺乏生产实践经验,考虑问题不够全面,很难把所学的知识相互贯通应用好,往往造成实训加工的零件不能达到预期的目的。现通过实训实例就工艺与编程的结合问题进行分析讨论。
1.实训条件
(1)实圳设备:“gtc2e”数控车床。
(2)程序系统:“sanying”数控车床模拟系统。
(3)实训实例:锉刀手柄。
(4)实例坯料:φ26mm圆木。
(5)零件图:锉刀手柄零件图如附图所示。
2.工艺方案拟定过程
(1)首先要熟读图样,分折零件图可知手柄轮廓是由一个圆锥台、一个柱面和三个圆弧连接曲面组成。确定工件坐标原点并汁算出每个折点的坐标以及曲线连接点的坐标,见零件图上所注。
(2)选择刀具,主要是考虑刀具结构和尺寸能否与工件已加工部位发生干涉,在切削中切削点一但偏离刀尖,就有可能发生过切。对尺寸较小的曲线轮廓可考虑使用成形刀具。
手柄是由三段圆弧连接的非单一曲线轮廓,用外圆车刀车削应考虑车刀主偏角和副偏角的选择,主偏角的大小决定工件的形状,而副偏角的选择要考虑是否与已加工表面轮廓发生干涉。经计算副偏角应大于13.4?,故选用主偏角为90?、副偏角为15?的外圆右偏刀和切断刀两种刀具。
(3)按选择的刀具划分工序,以外圆右偏刀为主加工刀具,应尽可能加工出可以加工的所有部位,然后换切断刀车锥面和切断,并考虑切断刀的宽度。这样可以减少换刀次数,压缩李行程时间。
(4) 还应考虑按粗、精加工划分工序,若采用整个轮廓循环程序,编程虽然简单,但前几个循环中的空程太多,不利于发挥数控加工的率。故对右端r8mm球头先用车锥法粗车、再同中部r30mm凹弧处用循环程序粗车。粗加工切除大部分余量后,再将其表面精车一遍,以保证加工精度和表面粗糙度的要求。
(5)合理选择切削用量,一般是在保证加工质量和刀具寿命的前提下,充分发挥机床性能和刀具切削性能,使切削效率zui高、加工成本zui低。粗加工时,多选用低的切削速度,较大的背吃刀量和进给量;精加工时,选用高的切削速度,较小的进给量。
数控车床
3.编程和实训中的考虑
(1) 依据工艺考虑进行编程,编程就是给出工步中的每一次走刀命令。首先确定工件的坐标原点(手柄右端中心点),并计算出每个折折点的坐标以及曲线连接点的坐标,见零件图上所注。正确给出每一工步的起刀点,即加工某个部位时刀具的初始位置,见实例编程中的n00040、n00110、n00210、 n00300等程序。起刀点的正确与否直接影响编程和被加工表面轮廓的形成。
(2)按粗、精加工和所选刀具划分工序编程,粗加工程序 n00040~n00200,去除大部分加工余量;精加工程序n00210~n00280,提高表面质量,由t01刀(外圆右偏刀,副偏角15?)完成;车锥面和切断程序n00300~n00340,由t02刀(切断刀,刀宽4mm)完成。考虑切断刀的实际工作刀尖,编程时应考虑刀宽的影响,见实例编程中的n00300、n00320等程序。
(3)在编程中不能直接使用g00程序使刀具直达工件表面,刀具与工件表面在零接触下也不允许使用 g00程序移动,而应采用g01程序,见实例编程中的n00140、n00220、n00270、n00310等程序。这样可有效避免刀具与工件接触可能产生的碰撞,避免造成刀具划伤工件表面或刀具磨损。
(4)准确对刀,数控编程是以刀尖点为参考沿零件轮廓的运动轨迹。实训加工前首先通过正确对刀,使刀尖坐标与工件原点坐标重合。只有这样,才能保证刀具按编程运行后获得正确的零件轮廓。
(5)输入编程模拟仿真,仿真看到的是模拟刀尖按编程刻划出的轮廓轨迹。而在切削过程中切削刃对工件是否造成干涉,在仿真中很难反应出来。仿真轨迹正确,zui后加工出的工件轮廓不一定就完整,也就是说仿真可检验编程是否正确,而不能把加工过程中的过切干涉现象全部反映出来。
4.实例编程
锉刀手柄在“gtc2e”数控车床上进行加工的编程如下。
n00010 m03 s600
n00020 g00 x60 z20
n00030 t1(外圆右偏刀,副偏角15?)
n00040 g00 x16 z2
n00050 g24 x36 w-10 f50
n00060 u-5
n00070 u-5
n00120 g00 x37 z2
n00130 g22 l2
n00140 c00 u-31
n00150 g0l w-2 f60
n00160 g03 u15.2 w-5.5 r8
n00170 g03 u4.4 w-46.9 r85
n00180 g02 u2.4 w-17.6 r30
n00185 g01 u4
n00190 g00 w72
n00200 g80
n00210 g00 x0 s1000
n00220 g01 z0 f40
n00230 g03 x15.2 z-5.5 r8
n00240 g03 x19.6 z-52.4 r85
n00250 g02 x22 z-70 r30
n00260 g01 z-95
n00270 g0l x26
n00280 g00 x60 z20 s500
n00290 t2(切断刀,刀宽4mm)
n00300 g00 x24 z-84
n00310 gol x17 f30
n00320 g01 x16 z-94
n00330 g01 x0
n00340 g00 x60 z20
n00350 m05
n00360 m02
5.结语
综上所述,数控实训过程可归纳为以下几步:零件图分析→拟定工艺方案→编程并输入→对刀→仿真→加工零件。在实训中不要一味追求复杂轮廓的工件,幻想把所有的程序都用上,这样往往不易获得成功。而应选定几个有代表性表面的工件来练习,亦可在此基础上不断变换练习。通过实例实训,能够按零件图拟定工艺方案、选择刀具、编程并加工出实训工件,从而达到举一反三的目的,获得事半功倍的效果。