数控车床实训中的工艺与编程

首钢技师学院（北京 100041）刘冬如

数控技术近年来发展迅猛，以其特有的高速度、高精度、高效率得到机械行业的广泛应用。我国现有技工多数缺乏对数控等现代技术的掌握，为适应制造技术发展的需要，应加速数控技术的培训、推广和应用。在带数控加工专业学生一体化实习中，针对成形面加工课题，就工艺与编程的结合问题进行分析讨论。

1.实训条件

（1）实训设备：数控车床。

（2）程序系统：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。

锉刀手柄零件图

2.工艺方案拟定过程

（1）首先要熟读图样，分析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计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，压缩空行程时间。

（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高效率。故对右端R 8mm球头先用车锥法粗车、再同中部R 30mm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，使切削效率最高、加工成本最低。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。

3.编程和实训中的考虑

（1）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。

（2）确定起刀点，加工某个部位编程时刀具的初始位置，见实例编程中的N00040、N00120、N00210、N00300等程序段。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。

（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N00150、N00220、N00270、N00310等程序段。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）依据工艺考虑进行编程。按所选刀具划分工序编程，T1刀执行N00040～N00280程序段，T2刀执行N00300～N00340程序段。按粗、精加工划分工序编程，粗加工程序段为N00040～N00200，去除大部分加工余量；精加工程序段为N00210～N00270，提高表面质量。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等程序段。

（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，最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现象全部反映出来。

4.实例编程

锉刀手柄在数控车床上进行加工的编程如下：

O0001；

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 G00 U-31；

N00150 G01 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 G01 X26；

N00280 G00 X60 Z20 S500；

N00290 T2； (切断刀，刀宽4mm)

N00300 G00 X24 Z-84；

N00310 G01 X17 F30；

N00320 G01 X16 Z-94；

N00330 G01 X0；

N00340 G00 X60 Z20；

N00350 M05 ；

N00360 M30；