【文章內(nèi)容簡介】 藝資料。 表 5 6為加工中心上使用的一張工藝卡片。 ? 在數(shù)控機床上只加工工件的一個工步時，也可不填寫工序卡。在工序加工內(nèi)容較簡單時，可把工件的工序草圖反映在工序卡上，并注明編程原點和換刀點等。 ? 另外，在數(shù)控加工工藝文件中，對于軌跡較復(fù)雜的銑削和圓弧切入、切出的銑削加工還應(yīng)繪制刀具軌跡圖。 上一頁 返回 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 ? 數(shù)值計算主要是基點和節(jié)點的計算。所謂數(shù)控加工的數(shù)值計算，是根據(jù)工件圖，按已確定的走刀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)。 ? 基點是指組成零件輪廓的各幾何元素間的連接點。如兩直線的交點，直線與圓弧、圓弧與圓弧之間的交點或切點等。顯然，相鄰基點間只能是一種幾何元素。日前，一般的數(shù)控系統(tǒng)都具有直線、圓弧插補功能，所以對于僅由直線和圓弧兩種幾何元素構(gòu)成的平面輪廓，只要計算出基點坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)即可。當(dāng)零件的形狀是非圓曲線，而數(shù)控系統(tǒng)又不具備該曲線插補功能時，要在滿足允許的編程誤差的條件下，用若干直線段或圓弧段來逼近給定曲線。逼近線段的交點或切點稱為節(jié)點。如 圖 515（ c）中的 G點為圓弧擬合非圓曲線時的節(jié)點，圖 515（ b）中的 B, C, D點為直線擬合非圓曲線時的節(jié)點。在編程時按節(jié)點劃分程序段。 下一頁 返回 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 ? 基點直接計算的方法比較簡單，一般可利用幾何元素間的三角函數(shù)關(guān)系或聯(lián)立方程組來求解，這里不再贅述。下面以非圓曲線的節(jié)點計算為例展開講述。 ? 數(shù)控加工中把除直線與圓弧之外用數(shù)學(xué)方程式表達(dá)的平面輪廓曲線稱為非圓曲線。非圓曲線的節(jié)點就是逼近線段的交點。一個已知曲線 y=f(z)的節(jié)點數(shù)日主要取決于所用逼近線段的形狀 (直線或圓弧 )、曲線方程的特性以及允許的擬和誤差。將這三個方面用數(shù)學(xué)關(guān)系來求解，即可求得相應(yīng)的節(jié)點坐標(biāo)。下面簡要介紹常用的直線逼近節(jié)點的計算方法。 ? ? 這種計算方法是使所有逼近線段的長度相等，從而求出節(jié)點坐標(biāo)。如 圖 516所示，計算步驟如下： 上一頁 下一頁 返回 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 上一頁 下一頁 返回 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 上一頁 下一頁 返回 由于步長 l決定于最小曲率半徑，致使曲率半徑較大處的節(jié)點過密過多，所以等步長法適用于曲率半徑相差不大的曲線。 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 ? ? ? 等間距法就是將某一坐標(biāo)軸劃分成相等的間距。已知曲線方程 y=f(x)，沿 X軸方向取 為等間距長。根據(jù)曲線方程，由xi求得 Yi， ? 如此求得的一系列點就是節(jié)點。 ? ? 由 圖 517知，當(dāng) 取得愈大，產(chǎn)生的擬和誤差愈大。設(shè)工件的允許擬和誤差為 ,一般 取成零件公差的 1/101/5 ,要求曲線 y=f(x)與相鄰兩節(jié)點連線間的法向距離小于 。實際處理時，并非任意相鄰兩點間的誤差都要驗算，對于曲線曲率半徑變化較小處，只需驗算兩節(jié)點間距最長處的誤差，而對曲線曲率變化較大處，應(yīng)驗算曲率半徑較小處的誤差，通常由軟廓圖形直接觀察確定檢查的位置，檢查的方法如下 . 上一頁 下一頁 返回 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 上一頁 下一頁 返回 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 ? 上式若無解，表示直線 m‘ n’ 不與輪廓曲線 y=f(x)相交，擬合誤差在允許范圍內(nèi) 。若只有一個解，表示直線 m’n’ 與y=f(x)相切，擬合誤差等于 。若有兩個解，且 則表示超差，此時應(yīng)減少△ x重新進(jìn)行計算，直到滿足要求為止。 ? ? 等誤差法就是使所有逼近線段的誤差 8相等。如 圖 518所示，其計算步驟如下 : ? (1)確定允許誤差 8的圓方程以曲線起點 (xa,ya)為圓心， 為半徑作圓，此圓方程式 上一頁 下一頁 返回 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 上一頁 下一頁 返回 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 ? 由上述內(nèi)容可知，等誤差法程序段數(shù)日最少，但計算較復(fù)雜，可用計算機輔助完成。在采用直線逼近非圓曲線的擬合方法中，是一種較好的方法。 上一頁 下一頁 返回 程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算 ? 列表曲線的節(jié)點計算方法簡介 ? 有些零件輪廊是由通過試驗和測量得到的節(jié)點構(gòu)成的。這些節(jié)點往往以表格形式給出，所以稱為列表曲線。為了保證列表曲線的加工精度，必須借助插值函數(shù)增加新的節(jié)點。處理列表曲線的一般方法是，根據(jù)已知列表點導(dǎo)出插值函數(shù) (稱為第一次擬合 )，再根據(jù)插值函數(shù)進(jìn)行插點密化，即求得新的節(jié)點 (稱為第二次擬合 )，然后根據(jù)這些足夠多的節(jié)點編制擬合線段 (常用直線段 )程序。 ? 列表曲線的擬合方法較多，數(shù)控編程中常用的插值函數(shù)有三次樣條函數(shù)和圓弧樣條函數(shù)。在此不做詳細(xì)介紹，讀者如需要，可以參考有關(guān)專著。 上一頁 返回 ? 數(shù)控車床是將編制好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，由數(shù)控系統(tǒng)通過車床 X,Z坐標(biāo)軸的伺服電動機控制車床進(jìn)給運動部件的動作順序、移動量和進(jìn)給速度，再配以主軸的運動，便能加工出各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)體零件。數(shù)控車床是日前使用較為廣泛的數(shù)控機床之一。 ? ? ? 數(shù)控車床加工參數(shù)的選擇與普通車床類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動完成所有車 ril1工序，因而選擇加工參數(shù)時注意以下幾點 : 下一頁 返回 ? (1)合理選擇切削用量切削用量 (ap, )選擇是否合理，對于能否充分發(fā)揮機床潛力與刀具切削性能，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本和安全操作具有很重要的作用。車削用量的選擇原則是 :粗車時，首先考慮選擇盡可能大的背吃刀量 ap其次選擇較大的進(jìn)給量 f，最后確定合適的切削速度 v。增大背吃刀量 ap可以減少走刀次數(shù)，增大進(jìn)給量廠有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗車切削用量有利于提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本。 ? 精車時，由于加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，因此選擇精車的切削用量時，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。所以精車時應(yīng)選用較小的背吃刀量 ap和進(jìn)給量 f，并選用切削性能好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。 上一頁 下一頁 返回 ? 此外，在安排粗、精車削用量時，應(yīng)注意機床說明書給定的允許切削用量范圍。對于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床，由于主軸在低轉(zhuǎn)速時扭矩降低，尤其應(yīng)注意此時的切削用量選擇?，F(xiàn)摘錄一些資料上推薦的切削用量數(shù)據(jù)，供編程時參考。 ? (2)合理選擇刀具刀具尤其是刀片的選擇是保證加工質(zhì)量提高加工效率的重要環(huán)節(jié)。工件材料的加工性能、毛坯余量、工件的尺寸精度和表面粗糙度要求、機床的自動化程度等都是選擇刀片的重要依據(jù)。 上一頁 下一頁 返回 ? 數(shù)控車床能兼作粗、精車削，因此粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。此外，為減少換刀時間和方便對刀，應(yīng)盡可能采用機夾刀和機夾刀片。夾緊刀片的方式要選擇得合理，刀片最好選擇涂層硬質(zhì)合金刀片。一般數(shù)控車床用得較為普遍的是硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具。 ? 選擇刀片時要根據(jù)零件的材料種類、硬度、加工表面粗糙度要求及加工余量等已知條件來決定刀片的幾何結(jié)構(gòu) (如刀尖圓角 )、進(jìn)給量、切削速度和刀片牌號。具體選擇時可參考切削用量手冊 上一頁 下一頁 返回 ? ? 對于數(shù)控車床，采用不同的數(shù)控系統(tǒng)，其編程方法和編程指令的規(guī)定不盡相同。這里，我們以 MJ 50型數(shù)控車床配備的FANUCOTE數(shù)控系統(tǒng)為例來介紹。 ? 在編制加工程序前要認(rèn)真閱讀機床說明書和編程手冊，以便了解數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)的功能及其他的有關(guān)參數(shù)。 ? 準(zhǔn)備功能 G代碼 FANUCOTE系統(tǒng)的準(zhǔn)備功能如 表 58所示。 ? 輔助功能輔助功能如 表 5 9所示。 ? F功能數(shù)控車床進(jìn)給速度的單位，一般用 mm/r表示 (系統(tǒng)默認(rèn) )，即每轉(zhuǎn)進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行了 (1998后，指定每分鐘進(jìn)給，即進(jìn)給速度單位為 mm/min。 G1999是取消每分鐘進(jìn)給，恢復(fù)每轉(zhuǎn)進(jìn)給，即將進(jìn)給速度單位恢復(fù)為 mm/ r 上一頁 下一頁 返回 ? s功能主軸轉(zhuǎn)速指令，主軸轉(zhuǎn)速一般用 r/min表示 (系統(tǒng)默認(rèn) )。系統(tǒng)執(zhí)行了 G1996后，指的主軸轉(zhuǎn)速單位為 /min，即恒線速度控制。 G1997是取消恒線速度控制的指令，即將主軸轉(zhuǎn)速單位恢復(fù)為 r/min ? ? (1)分析工件圖樣根據(jù)工件圖樣對工件的形狀、加工精度、技術(shù)條件、毛坯等進(jìn)行詳細(xì)分析，并在此基礎(chǔ)上確定加工的工步順序和裝夾方法，合理選用切削用量和刀具的形狀、尺寸、規(guī)格以及刀具在回轉(zhuǎn)刀架上的安裝位置等。 ? 編程人員在編程時，應(yīng)特別注意 :選擇最佳的切削條件 。選擇最短的刀具路徑，以提高效率 。充分利用機床數(shù)控系統(tǒng)的指令功能，以簡化編程。 上一頁 下一頁 返回 ? (2)數(shù)學(xué)處理確定加工工藝方案后，根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線，計算刀具運動軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般都具有直線插補和圓弧插補功能，對于由直線和圓弧組成的軸類、盤類零件，只需計算出零件輪廓上相鄰幾何要素的交點或切點的坐標(biāo)值，得出各幾何要素的起點、終點和圓弧的圓心坐標(biāo)值。對于復(fù)雜零件的數(shù)學(xué)處理一般手工計算難以勝任，需借助計算機輔助計算。 ? ? (1)機床的坐標(biāo)軸數(shù)控車床是以機床原點為坐標(biāo)原點建立的 X, Z軸二維坐標(biāo)系。 Z軸為主軸軸線方向，刀具遠(yuǎn)離工件的方向為正向。 X軸與主軸垂直，刀具遠(yuǎn)離主軸軸線的方向為正向。 上一頁 下一頁 返回 ? (2)機床原點機床原點為機床上的一個固定點，是由機床生產(chǎn)廠確定的。數(shù)控車床一般將其定義在主軸中心線與主軸前端面的交點處。 ? (3)參考點及機床坐標(biāo)系參考點是指刀架 (刀架相關(guān)點 )距離機床原點最遠(yuǎn)的一個固定點。該點在機床出廠時已調(diào)試好，并將數(shù)據(jù)固化到數(shù)控系統(tǒng)中。 ? 如果以機床原點為坐標(biāo)原點，建立一個 Z軸與 X軸的直角坐標(biāo)系，則此坐標(biāo)系就稱為機床坐標(biāo)系。 ? 機床參考點的位置由設(shè)置在機床 X向、 Z向滑板上的機械擋塊通過行程開關(guān)來確定。當(dāng)?shù)都芊祷貦C床參考點時，裝在 X向和Z向滑板上的兩擋塊分別壓下對應(yīng)的開關(guān)，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，滑板運動停止，即完成廠返回機床參考點的操作。在機床通電之后，刀架返回參考點之前，無論刀架處于什么位 上一頁 下一頁 返回 ? 置，此時， CRT屏幕上顯示 X, Z坐標(biāo)值均為 0(無意義 )。當(dāng)完成廠返回機床參考點的操作后， C RT屏幕上立即顯示出刀架相關(guān)點在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，即建立起廠機床坐標(biāo)系。MJ 50數(shù)控車床的機床坐標(biāo)系及機床參考點與機床原點的相對位置如 圖 519所示。 ? (4)刀架相關(guān)點是指刀架上的某一位置點。所謂尋找機床參考點，就是使刀架相關(guān)點與機床參考點重合，從而使數(shù)控系統(tǒng)得到刀架相關(guān)點在機床 ? 坐標(biāo)系中的位置。所有刀具的長度補償值均是刀尖相對刀架相關(guān)點的長度尺寸。 ? (5)工件原點和工件坐標(biāo)系工件圖樣給出后，首先應(yīng)找出圖樣上的設(shè)計基準(zhǔn)點。 )其他各項尺寸均是以此點為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注。該點稱為工件原點。以工件原點為坐標(biāo)原點建立一個 XZ直角坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。 上一頁 下一頁 返回 ? 工件原點是人為設(shè)定的，設(shè)定的依據(jù)是既要符合圖樣尺寸的標(biāo)注習(xí)慣，又要便于編程。通常工件原點選擇在工件右端面、左端面或卡爪的前端面。將工件安裝在卡盤上，則機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系是不重合的。而工件坐標(biāo)系的 Z軸一般與主軸軸線重合， X軸隨工件原點位置不同而異。各軸正方向與機床坐標(biāo)系相同。 圖 520所示為以工件右端面為工件原點的工件坐標(biāo)系。 ? (6)絕對編程與增量編程 X軸和 Z軸移動量的指令方法有絕對指令和增量指令兩種。絕對指令是對各軸移動到終點的坐標(biāo)值進(jìn)行編程的方法，稱為絕對編程法。增量指令是用各軸的移動量直接編程的方法，稱為增量編程法。 ? 絕對編程時，用 X, Z表示 X軸與 Z軸的坐標(biāo)值 。增量編程時，用Il, W表示 X軸與 Z軸上的移動量。在實際編程中，通常用絕對 上一頁 下一頁 返回 ? 編程法，這樣可以減少編程錯誤。有時為了避免編程時的一些尺寸計算，絕對編程和增量編程在同一程序段中可以混用。 ? (7)直徑編程與小數(shù)點編程數(shù)控車床均采用直徑編程與小數(shù)點編程。直徑編程是指在編程時與 x軸有關(guān)的各項尺寸要用直徑值編程。小數(shù)點編程是指在輸入 x, z坐標(biāo)值或 U, W移動量時，要采用小數(shù)點格式。例如 :從 A(0,0)移動到 B(50,0)，使用小數(shù)點編程時，表示方式為 : X50. 0。在程序輸入時，要特別注意小數(shù)點的輸入。 上一頁 下一頁 返回 ? ? ? 工件裝夾在卡盤上，機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)是不重合的。為便于編程，應(yīng)建立一個工件坐標(biāo)系，使刀具在此坐標(biāo)系中進(jìn)行加工。 ? 工件坐標(biāo)系設(shè)定指令格式 G50— XZ。