數(shù)控加工作為一種先進(jìn)的加工方法，被廣泛地用于航空工業(yè)、艦船工業(yè)、電子工業(yè)等高精度，復(fù)雜零件的加工生產(chǎn)。在數(shù)控加工中，從零件圖紙到加工出合格的零件，是一環(huán)套一環(huán)既復(fù)雜而又嚴(yán)密的過程。每個階段的某個環(huán)節(jié)出問題，都會使加工過程中斷。下面結(jié)合具體加工實(shí)例分3個階段，對數(shù)控加工過程中一些關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，以使我們能對數(shù)控 加工加深了解，對加工生產(chǎn)有所幫助。
1 工藝處理階段
一般所用的數(shù)控機(jī)床，大多都不具備工藝處理能力。數(shù)控加工工藝處理的目的和普通機(jī)床類似。但由于數(shù)控機(jī)床加工過程的每一細(xì)節(jié)都必須預(yù)先確定，加工自動完成。因此，與普通機(jī)床的工藝準(zhǔn)備相比，有著其自身的特點(diǎn)。
1.1 對刀和換刀
普通機(jī)床加工零件時，刀具與工件的位置關(guān)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(diào)整。而數(shù)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(shù)輸入到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)通過坐標(biāo)變換，使每把刀具與工件建立起對應(yīng)關(guān)系。對于普通加工，對 刀問題不作為重要因素考慮。對于數(shù)控加工，只要使 用程序加工，就必須對刀，否則就會發(fā)生嚴(yán)重后果。普通加工換刀往往是通過操作感覺來控制，而數(shù)控加工必須認(rèn)真考慮換刀位置，以防發(fā)生碰撞。
1.2 裝夾方式的選擇
考慮到數(shù)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(shù)控機(jī)床功能的“浪費(fèi)”。所以，在數(shù)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(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功效?，F(xiàn)以某零件部分加工過程予以說明。
設(shè)備：紹布林?jǐn)?shù)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(shí)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(shù)控機(jī)床完成上述加工只需一次裝夾，而用普通機(jī)床加工，通常需4次裝夾。
1.3 刀具設(shè)計(jì)
與普通加工刀具相比，數(shù)控加工的刀具有以下的特點(diǎn)。
(1)數(shù)控加工簡化了刀具設(shè)計(jì)
以加工實(shí)例分析，加工表面如圖2所示，用粗實(shí)線表示。
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(shù)控加工，由于機(jī)床能夠準(zhǔn)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(shè)計(jì)的單刃扎槽刀，很好地完成了零件的加工。
(2)特殊刀具的設(shè)計(jì)
上面分析了數(shù)控機(jī)床的使用簡化了刀具設(shè)計(jì)，然而并不是說數(shù)控加工的刀具簡單。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床承擔(dān)的是那些普通機(jī)床加工困難，甚至無法加工的各種特殊的零件。
加工實(shí)例如圖3，用粗實(shí)線表示。
曲面進(jìn)行連續(xù)加工，沒有現(xiàn)成的刀具可供選擇，需要專門設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(fā)生干涉等因素?？紤]到曲面加工是未來數(shù)控加工的方向，針對此曲面加工，設(shè)計(jì)了3種刀具，其刀具結(jié)構(gòu)如圖4、圖5、圖6所示。
其中圖4、圖5已加工出實(shí)物。并用圖4所示的刀具對零件 試切，達(dá)到了連續(xù)加工的目的。
2 數(shù)學(xué)處理階段
2.1 計(jì)算工作
通常情況下，零件圖的坐標(biāo)選取與加工程序中的坐標(biāo)選取不一致，這時就需要對坐標(biāo)進(jìn)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(jù)機(jī)床特點(diǎn)，計(jì)算出程序所需的坐標(biāo)。對于那些比較復(fù)雜的由直線、圓弧所組成的曲面要計(jì)算出直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)、圓弧起點(diǎn)和終點(diǎn)、圓心坐標(biāo)。
2.2 刀具刃心的運(yùn)動軌跡分析
現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床 的數(shù)控系統(tǒng)具有補(bǔ)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(xiàn)特殊情況，特別是加工連續(xù)曲面時，刀具與工件容易發(fā)生干涉(發(fā)生碰撞)，有時刀具補(bǔ)償功能無法使用，這時就必須對刀具刃心 的運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析。
仍以圖3零件為例進(jìn)行分析：
使用設(shè)備：紹布林加工中心。
(1)半圓弧刀加工的刃心運(yùn)動軌跡根據(jù)刀具的運(yùn)動性質(zhì)和加工路線的分析，我們找到了刀具刃心運(yùn)動軌跡與零件輪廓之間的對應(yīng)關(guān)系，是一組與零件輪廓對應(yīng)的平行線段、同心圓、偏心圓所組成的連續(xù)曲線，其對應(yīng)關(guān)系如圖7所示。
(2)雙圓弧刀加工的刃心軌跡 刀具結(jié)構(gòu)如圖8。
分析結(jié)論與半圓弧刀相同。刀具圓心的軌跡點(diǎn)：
3 程序階段
程序是數(shù)控機(jī)床唯一能夠識別的語言，它向機(jī)床 發(fā)出一條一條加工指令，控制著機(jī)床的每一步驟，程 度的好壞直接影響到加工的質(zhì)量和效率。這就需要在 全面了解機(jī)床性能，加工的每一環(huán)節(jié)以及必要的相關(guān) 知識的基礎(chǔ)上，通過不斷的實(shí)踐，提高編程技能。
3.1 合理使用數(shù)控機(jī)床的固有程序
數(shù)控機(jī)床性能的不斷提高，不僅僅體現(xiàn)在機(jī)械 性能方面，而且更重要的是體現(xiàn)在軟件的服務(wù)功能 上。對于一般的加工內(nèi)容，系統(tǒng)中都備有成熟的加工 程序。合理選用系統(tǒng)的固有程序?yàn)榧庸し?wù)，是編程 工作中一項(xiàng)很重要的工作。
3.2 程序管理
按照刀具軌跡或數(shù)據(jù)處理得到的數(shù)據(jù)及有關(guān)文 件，根據(jù)數(shù)控機(jī)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(yīng)該使其作為一個特殊的技術(shù)文件妥善保管 并存檔。對于編程人員，可調(diào)用此技術(shù)文件減小工作 量；對于生產(chǎn)管理者，可有效控制生產(chǎn)過程。通常情況 下，是把常用的程序輸?shù)接?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。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(xiàn)問題的地方加上必要的說明，以備將來使用。
3.3 巧用參數(shù)編程解決實(shí)際加工問題
零件的加工內(nèi)容：內(nèi)孔及圓弧底面。 所用設(shè)備：上海數(shù)控儀表車床。
在加工一般圓弧時，通常采用調(diào)用G66方式循環(huán)程序，其刀具運(yùn)動軌跡如圖9，實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)，由于刀具刀尖強(qiáng)度比較弱，刀具運(yùn)動到尖角處，刀具雙向受力，刀具耐用度很差。工藝分析結(jié)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(jìn)刀都要計(jì)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(jì)算。為此，我們利用參數(shù)編程，很好地解決了零件內(nèi)孔及圓弧面的加工。
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