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文章编号10032079420040520081203 数控加工的工艺要点分析 李 凯,陈银清,段志宏 茂名学院 机电学院,广东 茂名525000 摘要用数控机床加工零件比用普通机床加工零件更应重视加工之前的工艺分析。就数控 机床加工零件时,所应考虑的加工顺序的设计、 编程的方法、 对刀点的选择、 加工路线的确定等主要 工艺要点加以分析。 关键词加工工艺;编程;对刀点;编程原点 中图号 TG659文献标识码 A 1 引言 数控加工中除按常规分析如零件的材料、 形状、 尺寸、 精度、 表面粗糙度及毛坏形状、 热处理要求外, 还应根据数控编程的加工特点进行分析。 2 加工工艺要点分析 2. 1 对刀点、 编程原点及换刀点的确定 编程原点作为编程坐标的起始点,它的正确选 择直接影响到零件的加工精度和坐标点计算的难 易。根据实践经验,认为在选择编程原点时应按以 下的原则选择 1编程原点最好与图样上的尺寸基准设计基 准与工艺基准相重合 ; 2 编程原点的选择应有利 于编程和数值计算简便 ;3 编程原点所引起的加工 误差应最小 ;4 编程原点应易找出,而且也应方便 测量。 对刀点的目的是确定程序原点在机床坐标系中 的位置,对刀点和编程原点原则上应一致见图1 b。但在数控机床的加工中,不能一致时应尽量 选择与基准点有确定位移关系的点见图1a ,此 点可以设在零件上、 夹具上或机床上。换刀点应设 在工件和夹具的外部,并要留有一定的安全区,以免 换刀时碰撞工件的夹具。 图1 对刀点和编程原点位置 Fig. 1 The position to cutter point and programming origin 11 对刀点 21 换刀点 31 对刀点、 设计基准点和编程原点 41 设 计基准和编程原点 51 机床原点 5模具使用后应及时清除废料并做好防锈措 施。 保证上述条件后,此模具在刃口修磨2～3次情 况下,耐用度可达115万次左右。 5 结语 以上是外摩擦片复合冲模设计过程与理论分 析。自此模具投入生产以来,已经冲制出上万件工 件,使用效果很好。缩短了生产工件的周期,降低了 生产成本,保证了生产的需求。 参考文献 [1]第四机械工业部标准化研究所.模具制造手册模具手册之六 [M].北京机械工业出版社,1982. [2]任丽华,张艳,韩亚萍.薄壁套通用胎具的设计[J ].煤矿机械, 2003 ,3 48 - 49. 作者简介吴国相1956 - ,黑龙江鸡西人,工程师,现从事机 械加工胎夹具设计,负责各种冲压模具设计已19年. Tel 0467 - 2389329. 收稿日期2003212212 The designing application of compound die of external friction pieces WU Guo-xiang Jixi Coal Mine Machinery Ltd. ,Corp ,Jixi 158100 ,China AbstractIntroduce a new of processing technology for external friction chip - processing with compound die ,in2 crease work piece’s production efficiency and processing quality ,and decrease production cost ;expound the for the male and female mould ,gap analysis while designing male and female mould ,as well as measure how to increase using life of mould ,sum up the designing ,manufacture and processing for compound die. Key wordscompound die ; mould; male mould; female mould 18 2004年第5期 煤 矿 机 械 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 2. 2 工序的划分原则与加工路线 工艺设计中的工序划分,应根据工序集中的原 则,考虑以下几点 21211 工序的划分原则 1粗精分开 若零件的全部表面均由数控机 床加工,工序的划分一般先粗后半精,最后精加工, 依次分开进行;粗加工时可快速切除大部分余量,再 依次精加工各表面。这样可提高生产率,又可保证 零件的加工精度和表面粗糙度,有些精度要求高的 表面,考虑到零件的刚度、 变形及尺寸精度等因素, 建议粗加工完成后,搁置一段时间,使粗加工后零件 的变形得到较充分的恢复,再进行精加工,这样有利 于提高加工精度。 2一次定位 根据零件特征,尽可能减少装夹 次数,在一次装夹中,尽可能完成较多的加工表面, 减少辅助时间,避免重复定位误差,提高生产率。应 采用一次定位的方式按顺序进行换刀作业,这样可 以避免加工中因重复定位而产生的定位误差。 3先面后孔 按零件加工部位划分工序,一般 先加工简单的几何形状,后加工复杂的几何形状,先 加工精度较低的部位,后加工精度要求高的部位;先 加工平面,后加工孔。加工镗削孔和铣削平面的复 合型零件,要按先铣平面后镗孔顺序进行,因为铣削 时切削力较大,零件易变形,待其恢复变形后再镗 孔,有利于保证孔的加工精度。其次,先镗孔再铣平 面,难保证孔的位置精度,且孔口会产生毛刺,影响 装配精度。 4减少换刀 在数控加工中,应尽可能按刀具 进入加工位置的顺序集中刀具,即在不影响加工精 度的前提下,减少换刀次数,减少空行程,节省辅助 时间,零件在一次装夹中,尽可能使用同一把刀具完 成较多的加工表面。 5连续加工 在加工封闭和半封闭的内外轮 廓中,应尽量避免加工中途停顿现象,由于 “零件 刀具 机床” 这一工艺系统在加工过程中暂时保持 动态平衡弹性变形状态下。若忽然进给停顿,切削 力明显减小,就会失去原工艺系统的平衡,使刀具在 停顿处留下划痕。因此,在轮廓加工中应避免进给 停顿现象,保证零件表面的加工质量。 21212 加工路线的确定 在数控机床上加工零件,特别是在加工中心上 加工零件,每道工序的加工路线的确定都十分重要, 因为它不仅与被加工零件表面粗糙度有关,而且与 尺寸精度和位置精度都有关系。过长的加工路线还 会影响机床的寿命、 刀具的寿命等。确定加工路线 就是要确定刀具运动轨迹和运动方向。 1孔加工路线的确定 图2是精镗4 -30H7孔的示意图,由于孔的位 置精度要求较高,因此安排镗孔路线问题就显得比 较重要,安排不当就有可能把坐标轴的反向间隙带 入,直接影响孔的位置精度。图3是图2的加工路 线示意图。从图中不难看出图 3 a 由于 Ⅳ与 Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ 孔的定位方向相反,无疑水平向的间隙会使定 位误差增加,而影响 Ⅳ 孔与 Ⅲ 的位置精度,图 3b 方案是当加工完 Ⅲ 孔后没有直接在 Ⅳ 孔处定位,而 是多运动了一段距离,然后折回来在 Ⅳ 处进行定位, 这样 Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ 和 Ⅳ 孔的定位方向是一致的,Ⅳ 孔就 可以避免反向间隙误差的引入。从而提高了 Ⅲ 孔与 Ⅳ 孔的孔距精度。 图2 镗孔示意图 Fig. 2 Diagram of borehole 图3 镗孔加工路线示意图 Fig. 3 Diagram of route with machining borehole 2铣削内外圆时加工路线的确定 铣削整圆时,要安排刀具从切向切入铣削加工, 当整圆加工完毕后,不要在切点处取消刀补和退刀, 要安排一段沿切线方向继续运动的距离,这样可以 避免在取消刀补时,刀具与工件相撞而造成工件和 刀具报废。铣刀外圆加工路线如图4所示。当铣切 内圆时也应该遵循从切向切入的方法。最好安排从 圆弧过渡到圆弧的加工路线。切出时也应多安排一 段过渡圆弧再退刀。这样可以降低接刀处的接痕, 从而可以降低加工孔的粗糙度和提高孔加工的精 度,图5是铣削内圆的加工路线示意图 [2] 。 28 数控加工的工艺要点分析 李 凯,等 2004年第5期 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图4 铣削外圆时加工路线图 Fig. 4 Diagram of machining route when making milling to besides circularity 图5 铣削内圆时加工路线图 Fig. 5 Diagram of machining route when making milling to insides circularity 2. 3 采用最佳的加工程序,切实保证工件表面质量 1用宏指令编程 前面说过,加工程序的编制方法,是加工工艺的 一个重要环节。数控加工程序的不同影响加工表面 的质量,在车削轴类零件时,要根据毛坏的不同种类 选择不同的轮廓循环程序,如在FANUC系统中用 G73比用G72、G71指令更容易获得光洁的外圆表 面。在铣削一些周期性循环的曲线或曲面时,应采 用简单而加工过程中进给不发生停顿的方法编程, 如图6所示。用G01指令编程时,程序复杂。用子 程序编程时,程序非常简单,但加工时在曲线的各周 期交点A可见明显的刀痕,这是因为用M99指令编 程时,数控系统要进行在线的计算、 比较、 判断、 查找 和转移等内部操作,此时机床的进给发生停顿。由 于切削力的突然波动而产生了刀痕,此时若降低进 给速度,刀痕依然会产生,但相对来说就减少了很 多,而解决问题的根本方法在于运用宏指令来编制 程序。由于此时计算、 判断所需的时间很短,则机床 进给基本上没有停顿,周期交点A处不见了刀痕, 表面质量得以保证 [3] 。 图6 用宏程序编程 Fig. 6 Programming with the macro program 2合理使用镜像功能,提高编程效率 当工件具有相对于某一轴对称的形状时,可用 镜像功能编程的方法。只对工件的一部分进行编 程,就能加工出工件的整体,这就是镜像功能,如华 中数控1型系统中,G24建立镜像,由指定坐标轴后 的坐标值镜像位置,镜像一旦指定,只有使用G25 指令指定坐标轴才能取消该轴镜像 [4] 。 3 结语 1在确定对刀点、 编程原点、 换刀点、 加工路线 和切削顺序时应遵循一定的原则,对加工工件进行 综合具体的分析,以保证加工工件的质量及精度。 2程序编制是加工工艺的一个关键环节。必 须从实际出发,选择合理的最佳的编程程序,达到保 证表面质量、 提高编程效率的目的。 参考文献 [1]范俊广.数控机床及应用[M].北京机械工业出版社,1998. [2]杨毅.数控加工的工艺设计[J ].机械工程师,2001 ,22 24 - 26. [3]朱民.数控加工中常见问题的处理[J ].机械制造,2001 ,12448 38 - 39. [4]叶伯生.计算机数控系统原理、 编程与操作[M].武汉华中理工 大学出版社,1999. 作者简介李凯1975 - ,女,广东茂名人,助理工程师,在读工 程硕士生,主要从事数控编程与加工方面的实验教学及科研工作. 收稿日期2004202220 Main technology analysis for NC machining LI K ai , CHEN Yin-qing , DUAN Zhi-hong Maoming Institute Electrical and Mechnical Schoolm ,Maoming 525000 ,China AbstractModern numerical control machine is the production of many advanced technology - synthetic application in computer ,automatic control ,automatic detection and exact machnie etc. .Machining part with numerical control machine pays more attention to technologic analysis before producing than with ordinary machine. This page analyzes the chiefly technology at machining part with numerical control machine. Such as the design of machining sequence ,programming ,cutter point selection ,machining route decision etc. . Key wordstechnology; programming; cutter point ; programming origin 38 2004年第5期 数控加工的工艺要点分析 李 凯,等 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.