【文章內(nèi)容簡介】 代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。52 零件圖及工藝分析 零件圖圖 零件簡圖 工藝分析如圖 所示，此零件外型規(guī)則，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值及凹凸配合等要求較高。零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包含了圓弧，外輪廓，切槽以及三維曲面的加工，且大部分的尺寸均達(dá)到 IT8IT7 級精度。工件選用三爪自定心卡盤裝夾，由于該零件形狀復(fù)雜所以把零件分為兩步驟完成：先車基準(zhǔn)（零件左端面）→車零件最大外圓 248。 80 →車 248。70 及臺階面 然后調(diào)頭裝夾車 248。65 臺階軸→車圓錐面→ 車 248。24 圓柱→ 車 248。20 圓柱以及 R10 半圓球，以零件右端半圓球的端點做工件坐標(biāo)系的原點（也是編程原點） 。圖 是加工工序及每個步驟的注釋和注意事項。其 余176。6圖 加 工 此 段 工 序 時 要 保 證 球 面 的 表 面 質(zhì) 量 及 數(shù) 據(jù)加 工 此 段 工 序 事 要 保 證 后 面 圓 球 的 加 工 余 量 所 以不 能 用 大 的 車 削 速 度加 工 此 段 工 件 是 為 最 后 車 羅 紋 做 鋪 墊 ,其 表 面 質(zhì) 量要 求 不 高 但 基 本 尺 寸 一 定 要 保 證 正 確加 工 此 段 工 件 時 的 注 意 事 項 要 和 上 段 工 序 一 樣 ,必須 保 證 零 件 數(shù) 據(jù) 和 表 面 質(zhì) 量 的 正 確加 工 此 段 工 件 時 要 注 意 吃 刀 量 的 選 擇 ,此 段 工 序 有圓 弧 的 存 在 要 保 證 好 加 工 質(zhì) 量 和 機 器 設(shè) 備 的 安 全由 于 此 次 設(shè) 計 是 在 普 通 數(shù) 控 車 床 上 進 行 ,有 寫 步 驟必 須 進 行 手 動 操 作 ,比 如 :用 尾 部 頂 尖 零 件 的 掉 頭裝 夾 等車 削 70圓 柱 ,零 件 掉 頭 裝 夾 需 要 用 卡 盤 夾 住 此處 ,因 此 這 個 加 工 步 驟 很 重 要 .要 注 意 此 段 加 工 步驟 的 尺 寸 ,精 度 ,表 面 質(zhì) 量 等 重 要 參 數(shù)車 削 零 件 的 最 大 外 圓 (加 工 此 處 時 不 必 要 全 部 都 車削 ,因 為 根 據(jù) 分 析 零 件 圖 沒 有 必 要 車 削 完 ,零 件 圖中 要 求 的 尺 寸 只 有 2)作 為 零 件 加 工 及 編 程 的 基 準(zhǔn) ,對 以 后 的 加 工 很 重 要車 半 圓 球車 20圓 柱車 24圓 柱車 圓 錐 面車 65臺 階 軸掉 頭 裝 夾車 70及 臺 階 面車 零 件 外 圓車 基 準(zhǔn) 面7在程序編制中，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。因為在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義，手工編程時要計算出每個節(jié)點的坐標(biāo)，無論哪一點不明確或不確定，編程都無法進行。但由于零件設(shè)計人員在設(shè)計過程中考慮不周或被忽略，常常出現(xiàn)參數(shù)不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時，一定要仔細(xì)核算，發(fā)現(xiàn)問題及時與設(shè)計人員聯(lián)系。零件的外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型及尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還可能應(yīng)用控制程序或?qū)Ｓ贸绦蛞钥s短程序長度。零件的形狀盡可能對稱，便于利用數(shù)控機床的鏡向加工功能來編程，以節(jié)省編程時間。 刀具的選擇和切削參數(shù)車削用量的選擇原則是：（1）粗車時，首先考慮選擇一個盡可能大的背吃刀量 ap，其次選擇一個較大的進給量 f,最后確定一個合適的切削進度 v 。增大背吃刀量 ap 可使走刀次數(shù)減少，增大進給量 f 有利于斷屑，因此根據(jù)以上原則選擇粗車切削用量對于提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是有利的。（2）精車時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且均勻，因此選擇較?。ǖ惶。┑谋吵缘读?ap和進給量 f ，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度 v。（3）零件的加工高度 H≤（1/41/6）R D，以保證刀具有足夠的剛度。切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床性能，相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用模擬方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。 刀具選擇的結(jié)果如下：8表 刀具的切削參數(shù)圖 所視四把車刀的裝夾位置 夾具的選擇與類型 夾具的選擇數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時，通常考慮以下幾點：（1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。（2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。（3）裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。（4）夾具在機床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。本次設(shè)計采用普通的三爪自動定心卡盤，其工作效率高，使用方便、準(zhǔn)確度高。由圖 所視。 夾具的類型數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉(zhuǎn) 零件的安裝加工步驟 刀具切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速刀具規(guī)格序號 加工內(nèi)容類型 材料n/ 1?進給速度v /1 粗加工外輪廓 93176。外圓偏刀 700 2002 精加工外輪廓 93176。外圓偏刀 630 1603 切螺紋退刀槽 切槽刀 500 804 車 M24 螺紋 60176。普通螺紋車硬質(zhì)合金500 8009數(shù)控機床上零件的安裝方法與普通機床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案，注意以下兩點：（1）力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于編程時數(shù)值計算的簡便性和精確性。（2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。由于本次設(shè)計的零件屬于短軸類零件，故采用三爪自定心卡盤裝夾。其安裝方便、安裝精度較高，圖 所視。圖 103 零件的三維造型及編程概述 零件三維圖圖 零件的三維造型圖 數(shù)控車削編程概述 數(shù)控車床的編程特點在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對值編程或增量值編程，也可以采用混合編程。一般情況下，采用自動編程軟件編程時，通常采用絕對值編程。被加工零件的徑向尺寸在圖樣上測量時，一般用直徑值表示。所以采用直徑尺寸編程更為方便。由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯，加工余量較大，為簡化編程數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進行多次重復(fù)循環(huán)切削。編程時，認(rèn)為車刀刀尖是一個點，而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧，為提高工件的加工精度，編制圓頭到程序時，需要對刀具半徑進行補償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動補償功能（G4G42） ，這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。11 數(shù)控車床編程中的坐標(biāo)系數(shù)控車床坐標(biāo)系統(tǒng)分為機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。① 機床坐標(biāo)系以機床原點為坐標(biāo)系原點建立起來的 X、Z 軸直接坐標(biāo)系，稱為機床坐標(biāo)系。車床的機床原點為主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面之交點。機床坐標(biāo)系是制造和調(diào)整機床的基礎(chǔ)，也是設(shè)置工件坐標(biāo)系的基礎(chǔ)，一般不允許隨意變動參考點參考點是機床上的一個固定點。該點是刀具退離到一個固定不變的極限點，其位置由機械擋塊和行程開關(guān)來確定。以參考點為原點，坐標(biāo)方向與機床坐標(biāo)方向相同所建立的坐標(biāo)系叫做參考坐標(biāo)系，在實際使用中通常是以參考坐標(biāo)系計算坐標(biāo)值。②工件坐標(biāo)系數(shù)控編程時應(yīng)該首先確定工件坐標(biāo)系和工件原點。零件在設(shè)計中有設(shè)計基準(zhǔn)，在加工過程中有工藝基準(zhǔn)，同時應(yīng)盡量將工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)統(tǒng)一，該基準(zhǔn)點通常稱為工件原點。以工件原點為坐標(biāo)原點建立起來的 X、Z 軸直角坐標(biāo)系為工件坐標(biāo)系。在車床上工件原點可以選擇在工件的左或右端面上，即工件坐標(biāo)系是將參考坐標(biāo)系通過對到平移得到的。 車床數(shù)控系統(tǒng)功能數(shù)控車床常用的功能指令有準(zhǔn)備功能 G、輔助功能 M、刀具功能 T、主軸轉(zhuǎn)速功能 S 和進給功能 F。由于車床種類不同，系統(tǒng)配置也各不相同。表 SIEMENS 的 SINUMERIK802S/C 數(shù)控車系統(tǒng)的常用功能指令功能 代碼 功能 代碼路徑數(shù)據(jù) 暫停時間 G4絕對/增量尺寸 G90，91 程序結(jié)束 M02公制/英制尺寸 G71，G70 主軸運動半徑/直徑尺寸 G22，G23 主軸速度 S可編程零點偏置 G158 旋轉(zhuǎn)方向 M03/M04可設(shè)定零點偏置 G54～G57G500，G53主軸速度限制 G25，G26軸運動 主軸定位 SPOS快速直線運動 G0 特殊車床功能進給直線插補 G1 恒速切削 G96/G97進給圓弧插補 G2/G3 圓弧倒角/直線倒角 CHF/RND中間點的圓弧插補 G5 刀具及刀具偏置定螺距螺紋加工 G33 刀具 T接近固定點 G75 刀具偏置 D12回參考點 G74 刀具半徑補償選擇 G41，G42進給率 F 轉(zhuǎn)角處加工 G450，G451準(zhǔn)確停/連續(xù)路徑加工 G9，G60，G6