典型零件数控加工工艺分析及编程

典型零件数控加工工艺分析及编程
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（单位：江苏省盐城技师学院邮编：224002）
2009-4-10
典型零件数控加工工艺分析及编程
【摘要】针对典型零件选择机床、夹具、刀具及量具，拟定加工工艺路线、切削用量等，编写数控加工的程序。

【关键词】工艺编程
一、数控加工工艺路线的设计
工艺路线是指零件加工所经过的整个路线，也就是列出工序名称的简略工艺过程。

工艺路线的拟定是制订工艺规程的重要内容，其主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序及整个工艺过程的工序数目和工序内容。

数控加工工艺路线的设计与通用机床加工工艺路线的设计的主要区别在于它往往不是只从毛坯到成品的整个过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。

因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。

⒈工序的划分
根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：
⑴以一次安装、加工作为一道工序。

这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。

⑵以同一把刀具加工的内容划分工序。

有些零件虽然能再一次安装加工中加工很多代加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等，此外，程序太长会增加出错与检索的困难。

因此程序不能太长，一道工序内容
不能太多。

⑶以加工部位划分工序。

对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。

⑷以粗、精加工划分工序。

对于加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。

⒉顺序的安排
顺序的安排应根据零件的结构和毛坯，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。

顺序安排一般应按以下原则进行：
⑴上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插于通用机床加工工序的也应综合考虑;
⑵先进性内腔加工,后进行外形加工;
⑶以相同定位、夹紧方式或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重负定位次数和换刀次数。

⑷同时还应遵循切削加工顺序的安排原则：先粗后精、先主后次、先面后孔、基准先行。

二、数控编程
数控编程就是生产用数控机床进行零件加工的数控程序的过程。

数控程序是由一系列程序段组成，把零件的加工过程、切削用量、位移数据以及各种辅助操作，按机床的操作和运动顺序，用机床规定的指令及程序各式排列而成的一个有序指令集。

零件加工程序的编制是实现数控加工的重要环节，特别是对于复杂零件的加工，其编程工作的重要性甚至超过数控机床
本身。

此外，在现代生产中，产品形状及质量信息往往需通过坐标测量机或直接在数控机床上测量来得到，测量运动指令也有赖于数控编程来产生。

因此，数控编程对于产品质量控制也有着重要的作用。

数控加工的工艺分析应注意：
1、首先要对零件进行合理的工艺分析。

由于零件加工工序多，甚至要在一次装夹下，完成所有轮廓的粗加工、半精加工与精加工。

所以合理地安排各工序加工的顺序，有利于提高加工精度和提高生产率。

2、为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便于操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。

3、在手工编程时要计算基点或节点坐标。

在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。

因此在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。

如圆弧与直线，圆弧与圆弧在图样上相切。

4、对于编好的程序，必须进行认真检查，并在加工前对程序进行模拟。

因为采用手工编程比自动编程出错率要高，特别是在加工时，为临时加工而编程时，出错率更高，认真检查程序并对程序进行模拟就显得尤为重要。

三、典型零件的分析
如下图所示的零件：
（注：其中曲线为抛物线，且方程为Y=2PX，P=10）
1、根据图示要求确定加工工艺：
①加工方式：采用立铣；
②加工设备：FANUC数控系统的立式加工中心；
③毛坯材料：材料45#钢，规格：90mm×90mm×21mm；
④加工刀具：Φ10立铣刀、Φ8立铣刀、Φ8.5和Φ
9.8的钻头、Φ10H7的铰刀；
⑤切削用量：如下表所示；
⑥工艺路线：如下表所示；
⑦夹具选用：采用平口钳装夹零件；
2、填写工序卡
根据以上分析，该零件的数控加工工序卡，如下表所示.
3、加工程序的编制
①确定工件坐标系
选择零件两对称轴的交点为工件坐标系X、Y零点，工件上表面为Z轴零点，建立工件坐标系。

②确定基点坐标
在编制程序之前要计算每一个基点坐标的数值。

经简单计算可得到图中基点的坐标。

③编制加工程序
根据设定的工件坐标系和算得的基点，编制零件程序。

针对上述零件，程序编制按加工工艺路线中先面后孔的原则（进行面铣）、再遵循先内腔后外形（加工圆角方槽和外轮廓）、然后据工序集中的特点（加工两个圆）、再换刀加工三角圆槽以及钻孔、铰孔。

④程序检索
将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。

在正式加工之前，要对程序进行检验。

通常可采用机床空运行的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。

利用数控机床上的图形模拟显示功能，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。

当发现模拟的图形或走刀轨迹不符合加工技术的要求时，须立即修改程序或采取尺寸补偿等措施。

结束语：
通过对加工中心典型零件进行工艺路线拟定及编程分析，数控不仅能够提高产品的质量，提高生产效率降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件，因此掌握数控机床的加工工艺和编程技术尤为重要。

参考文献：
⑴《机床结构编程与操作》盐城技师学院出版
徐国权主审陈亚岗、范为军主编
⑵《机械加工工艺基础》长沙中南大学出版社
周增文主编
⑶《UGNX5.0 数控加工典型范例》电子工业出版社
郑贞平、喻德和张小红等编著。