数控车床是按事先编制好的加工程序对零件进行自动加工的,对于手工编制的加工程序,其水平的高低将直接影响零件的加工质量、生产率和刀具寿命。数控车床是一种高效率的自动化设备,它的效率是普通机床的2~3倍,要充分发挥数控机床的这一特点,必须熟练掌握其性能、特点和操作使用方法,同时还必须在编程之前正确地确定加工方案。
1.加工方案的确定
在数控车床上,能够完成内外回转体表面的车削、钻孔、镗孔、铰孔和攻螺纹等加工操作,具体选择时要根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素,选择相应的加工方法和加工方案。
(1)数控车削外回转表面及端面的加工方案确定
1)加工精度为IT7~IT8级,表面粗糙度Ra为0.8~1.6μm的除淬火钢以外的常用金属,可采用普通型数控车床,按粗车、半精车、精车的方案进行。
2)加工精度为IT5~IT6级,表面粗糙度Ra为0.2~0.63μm的除淬火钢以外的常用金属,可采用精密型数控车床,按粗车、半精车、精车、精细车的方案进行。
3)加工精度高于IT5级,表面粗糙度Ra小于0.08μm的除淬火钢以外的常用金属,可采用高档精密型数控车床,按粗车、半精车、精车、精细车的方案进行。
4)对于淬火钢等难车削材料,其淬火前可采用粗车、半精车的方法,淬火后安排磨削加工。
(2)数控车削内回转表面的加工方案确定
1)加工精度为IT8~IT9级,表面粗糙度Ra为1.6~3.2μm的除淬火钢以外的常用金属,可采用普通型数控车床,按粗车、半精车、精车的方案进行。
2)加工精度为IT6~IT7级,表面粗糙度Ra为0.2~0.63μm的除淬火钢以外的常用金属,可采用精密型数控车床,按粗车、半精车、精车、精细车的方案进行。
3)加工精度高于IT5级,表面粗糙度Ra小于0.08μm的除淬火钢以外的常用金属,可采用高档精密型数控车床,按粗车、半精车、精车、精细车的方案进行。
4)对于淬火钢等难车削材料,其淬火前可采用粗车、半精车的方法,淬火后安排磨削加工。
2.加工工序划分
对于需要多台不同的数控机床、多道工序才能完成加工的零件,工序划分以机床为单位来进行。而对于需要很少的数控机床就能加工完零件全部内容的情况,数控加工工序的划分一般可按下列方法进行:
(1)以一次安装所进行的加工作为一道工序
将位置精度要求较高的表面安排在一次安装下完成,以免多次安装所产生的安装误差影响位置精度。
(2)以加工部位作为一道工序
对于加工内容很多的零件,可按其结构特点将加工部位分成几道工序来加工,如内形、外形、曲面或平面等。(www.xing528.com)
(3)以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序
结构较复杂的零件既有回转表面也有非回转表面;既有外圆、平面也有内腔、曲面。对于这些加工内容较多的零件,按零件结构特点将加工内容组合分成若干部分,每一部分用一把典型刀具加工。这时可以将组合在一起的所有部位作为一道工序。
(4)以粗、精加工划分工序
对于容易发生加工变形的零件,通常粗加工后需要进行矫形,这时粗加工和精加工作为两道工序,可以采用不同的刀具或不同的数控车床加工。对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件,应将粗车和精车分开,划分成两道或更多的工序。
3.加工顺序的确定
在数控车床上加工零件,应按照工序集中的原则划分工序,在一次安装下尽可能完成大部分或全部表面的加工。根据零件的结构形状不同,通常选择外圆、端面或内孔、端面装夹,并力求设计基准、工艺基准和编程原点的统一。在对零件图进行认真和仔细的分析后,制订加工顺序的一般原则为先粗后精、先近后远、先内后外、程序段最少、走刀路线最短。
(1)先粗后精
为了提高生产效率并保证零件的精加工质量,在车削加工时,应先安排粗加工工序,在较短的时间内,将精加工前的大部分加工余量去除掉,同时尽量满足精加工余量均匀性要求。当粗加工工序安排完后,接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中,安排半精加工的目的是,当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时,则可安排半精加工作为过渡性工序,以便使精加工余量小而均匀。
在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时,其零件的最终加工轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时,刀具的进、退刀位置要考虑妥当,尽量不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿,以免因切削力突然变化而造成弹性变形,致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等。
(2)先近后远
先近后远是指加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。一般情况下,特别是在粗加工时,通常安排离对刀点近的部位先加工,离对刀点远的部位后加工,以便于缩短刀具移动距离,减少空行程时间。
(3)内外交叉
在加工既有内表面,又有外表面的零件时,应先安排内外表面粗加工,后进行内外表面精加工,这样易于控制其内外表面的尺寸和表面形状的精度。切不可将零件上一部分表面(外表面或内表面)加工完毕后,再加工其他表面。
(4)程序段最少
按照每个单独的几何要素(直线、斜线和圆弧等)分别编制出相应的加工程序,其构成加工程序的各条程序即程序段。在加工程序的编制工作中,总是希望以最少的程序段数即可实现对零件的加工,以使程序简洁,减少出错的几率及提高编程工作的效率。
由于机床数控装置普遍具有直线和圆弧插补运算的功能,除了非圆曲线以外,程序段数可以由构成零件的几何要素及由工艺路线确定的各条程序段得到。对于非圆曲线轨迹的加工,所需主程序段数要在保证其加工精度的条件下进行计算后才能得知。这时,一条非圆曲线应按逼近原理划分成若干个主程序段(大多为直线或圆弧),当能满足其精度要求时,所划分的若干个主程序段的段数仍应为最少。这样,不但可以大大减少计算的工作量,而且能减少输入的时间及计算机内存容量的占有数。
(5)走刀路线最短
确定走刀路线的工作重点主要是确定粗加工及空行程的走刀路线,因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。走刀路线泛指刀具从对刀点开始运动起,直至返回该点并结束加工程序所经过的路径,包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。
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