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【关键词】数控车床;编程;零件
要充分发挥数控车床加工的作用,关键是编程,即根据被加工零件的结构特点和精度要求,编制合理、高效的加工程序,常用的数控编程方法有手工编程和自动编程两种,手工编程是指从零件图工艺分析、数据计算、编制程序、输入程序等步骤主要由人工完成的编程过程。它适用于几何形状不太复杂、计算较简单的零件加工,自动编程主要是借助绘图编程软件针对几何形状复杂、数据难以计算、程序量很大的零件进行自动出程序加工,本文就数控车床加工中的手工编程进行探讨。笔者根据多年经验,总结了以下数控车床编程中的技巧性问题和编程策略。
1 合理选择编程原点
数控车床编程时,首先要选择零件上的一点作为数控程序的编程原点,并以此点建立编程坐标系,一般来说,编程原点的选择要尽量满足程序编制简单、尺寸换算少、计算简单、引起的加工误差小等条件,通常将编程原点设定在工件的前端面或后端面中心上。
2 巧用编程模板
数控车床加工程序虽然对每一种零件都不尽相同,但也有规律可行,笔者总结了基于华中世纪星系统的数控车床编程模板,适用于大多数轴类零件的数控车削编程,大大提高了编程效率。
%0001 ;程序头
Txxxx ;选择外圆刀具并建立刀偏
M41/M42 ;确定主轴低\高速档位
M03Sxxx ;主轴正转,同时确定转速
G00 X_ Z_ ;刀具快速靠近到零件附近
G71U_ R_ P1 Q2 X_ Z_ F_ ;粗加工循环
N1G00/G01……………… ;精加工程序
N2 G00/G01…
G00X100 ;退刀
Z100
…
…
M05 ;主轴停止
M30 ;程序结束并复位
3 理解X、Z坐标含义
两轴联动的数控车床一般只有X、Z轴运动,Y轴为虚轴,故参与编程的为X、Z轴,一般情况下X轴表示直径方向尺寸,且为正值;Z轴表示长度方向尺寸,若编程原点设定在前端面中心,则多为负值;若编程原点设定在后端面中心,则为正值
4 编程时合理选择进给路线
进给路线是刀具在加工过程中的运动轨迹,即刀具从对刀点开始进给运动起,直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径,是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面:
(1)尽量缩短进给路线,减少空走刀行程,提高生产效率。
巧用起刀点。如在循环加工中,根据工件的实际加工情况,将起刀点与对刀点分离,在确保安全和满足换刀需要的前提条件下,使起刀点尽量靠近工件,减少空走刀行程,缩短进给路线,节省在加工过程中的执行时间。同时多把刀具加工时,务必在安全位置执行换刀。
(2)尽量减少程序段数目
在实际的生产操作中,经常会碰到某一固定的加工操作重复出现,可以把这部分操作编写成子程序,事先存入到存储器中,根据需要随时调用,使程序编写变得简单快捷。对那些图形一样、尺寸不同或工艺路径一样、只是位置数据不同或含有二次曲线型面系列的零件编程,可以采用宏指令编程,达到减少乃至免除编程时进行烦琐的数值计算,精简程序量。
5 结束语
随着科学技术的飞速发展,数控车床在机械制造业中的应用越来越广泛,为了充分发挥数控车床的作用,而手动编程目前是数控车床编程的主流模式,我们需要在编程中掌握一定的编程技巧,编制出合理、高效的加工程序,保证加工出符合图纸要求的合格工件,同时能使数控车床的功能得到合理的应用与充分的发挥,使数控车床能安全、可靠、高效地工作。
关键词:数控车床编程;加工;工艺设计
中图分类号:G632.0 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2016)02-0120
一、引言
随着UG等各种计算机编程软件的不断向更高功能的更新和普及,现在的零件已经越来越复杂,要想把一个零件完整地加工出来,编程前对所加工的零件进行工艺分析,订出工艺方案,选择合适的刀具,确定切削用量等,都成了工件是否能顺利加工完成的首要条件,所谓一棋不就,满盘皆输。所以一个工艺方案要考虑方方面面,数控车加工与普通车加工相比,有它的一些基本特点:1. 数控车加工的工序内容比普通车加工的工序内容复杂。2. 数控车床加工程序的编制比普通车床工艺规程的编制复杂。
二、数控车床加工工艺所要考虑的主要内容
1. 根据所要加工的零件的要求,选择适合在数控车床上加工的零件,把工序内容确定下来。2. 分析所要加工的零件的图纸,明确加工内容,制定好数控加工走刀路线。3. 全面考虑调整数控加工工序,以利于完整加工。4. 根据实际情况处理数控机床上部分工艺指令。
三、数控加工的工艺处理过程
1. 确定工件的加工部位,加工轮廓,加工尺寸等具体内容
确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序的联系。(1)优先选择普通机床上无法加工的内容作为数控加工的内容。(2)选择普通机床难加工,质量也难保证的内容作为数控加工的内容。(3)普通机床加工效率低,工人操作劳动强度大的内容,可考虑在数控机床上加工。(4)这个工件在本工序加工之前的情况是怎样,例如材料是铸件、锻件或棒料、工件的形状、尺寸、加工余量等。
2. 确定工件的夹具选择及装夹方式
由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置,因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件;轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高,为便于工件夹紧,多采用液压高速动力卡盘,还可使用软爪夹持工件,软爪弧面由操作者随机配制,可获得理想的夹持精度。通过调整油缸压力,可改变卡盘夹紧力,以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时受力变形,提高加工精度,以及在加工带孔轴类工件内孔时,可采用液压自动定心中心架,定心精度可达0.03mm。
除此之外,主要考虑下列几点:(1)当零件加工批量小时,尽量采用组合夹具,可调试夹具及其他通用夹具。(2)夹具要开敞,其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。(3)装卸零件要方便可靠,以缩短准备时间。
3. 确定数控加工工序
在数控机床加工过程中,由于加工对象复杂多样,特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化,加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响,在对具体零件制定加工方案时,应该进行具体分析和区别对待,灵活处理。只有这样,才能使所制定的加工方案合理,从而达到质量优、效率高和成本低的目的。
确定走刀路线:走刀路线泛指刀具从对刀点(或机床固定原点)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。
确定走刀路线的工作重点,主要用于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。
(1)寻求最短加工路线,减少空刀时间。在保证加工质量的前提下,使加工程序具有最短的走刀路线,不仅可以节省整个加工过程的执行时间,还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。(2)刀具的进退刀(切入切出)路线要认真考虑,减少在轮廓切削中停刀留下刀痕。(3)要选择工件在加工后变形小的路线。
4. 制定加工方案的原则
制定加工方案的一般原则为:先粗后精,先近后远,先内后外,程序段最少,走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。
(1)先粗后精
为了提高生产效率并保证零件的精加工质量,在切削加工时,应先安排粗加工工序,在较短的时间内,将精加工前大量的加工余量去掉,同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。
当粗加工工序安排完后,应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。
(2)先近后远
这里所说的远与近,是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下,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,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。对于车削加工,先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性,改善其切削条件。
(3)先内后外
对既要加工内表面(内型、腔),又要加工外表面的零件,在制定其加工方案时,通常应安排先加工内型和内腔,后加工外表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难,刀具刚性相应较差,刀尖(刃)的耐用度易受切削热影响而降低,以及在加工中清除切屑较困难等。
走刀路线最短
加工路线与加工余量的关系
在数控车床还未达到普及使用的条件下,一般应把毛坯件上过多的余量,特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时,则要注意程序的灵活安排,安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。
车螺纹时的注意事项
数控车床加工螺纹时,因其传动链的改变,原则上其转速只要能保证主轴每转一周时,刀具沿主进给轴(多为Z轴)方向位移一个螺距即可,不应受到限制,但数控车床加工螺纹时,会受到以下几方面的影响:
车螺纹时,螺纹车刀刀尖及两侧刀刃都参加切削,每次进刀只作径向进给,随着螺纹深度增加,进刀量相应减少,否则容易产生扎刀现象。
车螺纹时,由于是车刀两个主切削刀中的一个在进行单面切削,避免了三刃同时切削,所以容易产生扎刀现象,在实际操作中,要一边控制左右进给量,一边观察切屑情况,当排出的切屑很薄时,就采用光整为工件车出的螺纹表面光洁。
5. 确定切削用量与进给量
在编程时,我们必须确定每道工序的切削用量。选择切削用量时,一定要充分考虑影响切削的各种因素,正确的选择切削条件,合理地确定切削用量,可有效地提高机械加工质量和产量。影响切削条件的因素有:机床、工具、刀具及工件的刚性;切削速度、切削深度、切削进给率;工件精度及表面粗糙度;刀具预期寿命及最大生产率;切削液的种类、冷却方式;工件材料的硬度及热处理状况;工件数量;机床的寿命。
上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。切削速度快慢直接影响切削效率。若切削速度过小,则切削时间会加长,刀具无法发挥其功能;若切削速度太快,虽然可以缩短切削时间,但是刀具容易产生高热,影响刀具的寿命。决定切削速度的因素很多,概括起来有:
刀具材料。刀具材料不同,允许的最高切削速度也不同。
工件材料。工件材料硬度高低会影响刀具切削速度,同一刀具加工硬材料时切削速度应降低,而加工较软材料时,切削速度可以提高。
刀具寿命。刀具使用时间(寿命)要求长,则应采用较低的切削速度,反之,可采用较高的切削速度。
切削深度与进刀量。切削深度与进刀量大,切削抗力也大,切削热会增加,故切削速度应降低。
刀具的形状。刀具的形状、角度的大小、刃口的锋利程度都会影响切削速度的选取。
冷却液使用。机床刚性好、精度高可提高切削速度;反之,则需降低切削速度。
在使用数控机床刀具方面,对于不同的零件材质,都分别在一套切削速度,切削深度、进给量三者相互适应的最佳切削参数,我们在实践中要不断摸索到最好的切削参数。
关键词:数控技术 数控程序 刀具补偿
刀具补偿,包括刀具的长度补偿、刀具的半径补偿、刀具的空间位置补偿(适用于球头铣刀加工曲面的情形)三种形式。由于曲面加工一般极少采用手工编程加工,所以我们重点来讨论前两者的使用技巧。首先,我们来看看刀具的长度补偿的使用。刀具长度补偿,是使得多把长度不一的刀具在加工时有一个共同的基准,便于编程的简化。如图1所示。设置长度补偿的目的是使得A、B、C三把刀的刀尖到达工件坐标系的Z零面时,其编程坐标Z值都为零。由图上我们不难看出,三把刀到达工件坐标系的Z零面时,三把刀的机械坐标Z值均不相等。显然,有Z(A)>Z(B)>Z(C)。若我们以Z(C)为基准零点,那么要使得A、B刀到达零平面,则A、B刀应向Z-方向进给,其进给的Z值大小就是其刀具的长度补偿值。其次,我们来讨论一下刀具的半径补偿。这个知识点是学生掌握的最差的一个。刀具左偏置的数控代码是G41,刀具右偏置的数控代码是G42,刀具偏置取消的代码是G40。我们来看看学生最常犯的几种错误形式:①G41(G42/G40)(即单独使用)。②G41(G42/G40)G01Z-10F150。③G41(G42/G40)G02X10Y0R10。④刀具补偿使用过程中过切。⑤刀具补偿使用过程中少切。⑥刀具补偿无法实现。
第一种错误,属于格式错误。G41/G42/G40不能单独使用。必须与直线插补代码G01联用。第二种错误,属于理解错误。在Z方向无法加入或取消刀具偏置。第三种错误,属于格式错误。不能在圆弧插补中加入或取消刀具偏置。第四种错误,属于理解错误。常见错误形式如图2:
程序代码如下:
■
第五种错误,属于理解错误。常见错误如图3:
■
此种错误在于取消刀补时机过早,从而导致加工少切。
■
第六种错误,属于理解错误。在去除加工余量时加入了刀具补偿,导致刀具没有补偿的空间,从而出现报警。如图4所示:
■
结论:必须深刻理解刀具补偿的理论、必须严格遵守其格式,在学习和练习过程中必须反复思考、经常总结,才能把刀具补偿应用得更好。
参考文献:
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
[2]徐英俊.教学设计[M].北京:教育科学出版社,2001.
[关键词]提升效率 数控机床 切削刀具
一、提升数控加工的意义所在
数控机床具有生产效率和加工自动化程度高,零件的加工精度和产品的质量稳定性好,能完成许多普通机床难以加工或根本无法加工的复杂型面加工,几乎不要专用的工装卡具、减少在制品,提高经济效益和大大减轻操作工人的劳动强度等一系列优点。随着制造业的迅速发展,大力发展以数控机床为先导的装备制造业已成为我国政府的一项产业政策,将对数控机床的发展产生重大的影响。用好数控机床提高数控机床的利用率具有重要的现实意义,它不仅能增加企业的效益,而且还有助于提高我国制造业的整体素质和加快建设制造强国的进程。
二、影响数控机床加工的因素
1.数控机床应用水平不高
数控加工在中国制造业中已经有了较长的使用时间,虽然有严格的数控机床操作规范、良好的机床维护保养,但是其本身的精度损失是不可避免的。为了控制产品的加工质量,我们定期对数控设备进行检测维修,明确每台设备的加工精度,明确每台设备的加工任务。对于大批量成批生产的零件加工工厂,应严格区分粗、精加工的设备使用,因为粗加工时追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度,精加工则相反,要求高的加工精度。而粗加工时对设备的精度损害是最严重的,因此我们将使用年限较长、精度最差的设备定为专用的粗加工设备,新设备和精度好的设备定为精加工设备,做到对现有设备资源的合理搭配、明确分工,将机床对加工质量的影响降到了最低,同时又保护了昂贵的数控设备,延长了设备的寿命。
2.操刀次数及位置不合理
利用数控车床进行批量生产、特别是大批量生产时,在保证加工质量的前提下,提高加工效率、确保加工过程的稳定性是获得良好经济效益的基础。数控车削批量加工时,选择简便的换刀方式,是减少换刀辅助时间、减少机床磨损、降低加工成本的有效途径。改进换刀点设置是为达此目的进行的有效尝试之一。为此,在夹具选择、走刀路线安排、刀具排列位置和使用顺序等方面都要精细分析、优化设计,改进换刀点设置,减少运行成本,提高加工效率。
3.编程技巧不强
程序的效率直接影响着机床的工作效率,所以优化编程质量是提高数控机床工作效率的一个重要方法。首先,熟悉机床的指令,充分开发机床的内部功能,寻找高效的编程和加工方法。其次,大力推广计算机编程,加强计算机切削模拟,提高程序的可靠性,从而减少或取消在数控铣床上调试程序的时间。再次,合理编程,尽量减少机床走空刀的情况。
三、提高数控机床加工效率的措施
1.培养优秀的数控技术人才
数控机床虽然智能程度提高,但是人的作用却至关重要。没有技术好的编程人员,数控机床的效率就不可能得到有效提高,没有好的机床操作者就达不到最佳加工方式,产品的废品率就会提高,同时也会大大降低数控机床的使用效率和缩短机床的使用寿命。因此,要提高数控加工的效率,就必须培养出优秀的数控技术人员。
2.对数控机床实施科学管理
数控机床不同于普通机床,不能把管理普通机床的方法照搬到数控机床上。据一些使用数控机床较早的用户多年管理实践证明,凡是数控机床较多的单位,以相对集中管理的方式较好,即“专业管理,集中使用”的办法。工艺技术准备由工厂工艺技术部门负责,生产管理由工厂下达任务统一平衡。有条件的可以采用计算机集成管理的生产方式。由计算机把数控机床生产所需的各种作业和加工信息管理起来,实行信息共享,以减少生产准备时间,优化物流路线,可有效的提高生产率。
3.合理选择切削刀具
刀具的选择是保证加工质量和提高加工效率的重要环节。为了提高生产率国内外数控机床尤其是加工中心正向着高速、高刚性和大功率方向发展。这就要求具必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能,而性能要稳定。在选用刀具材料时,凡加工情况允许选硬质合金刀具时,就不应选用高速钢刀具。有条件的选用性能更好更耐磨的刀具,如涂层刀具、立方氮化刀具、陶瓷刀片等。
这里特别强调一下球头刀具的使用,在进行自由曲加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,因此为保加工精度,切削行距一般取得很密,故加工效率很低。平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头具。因此,只要保证不过切,无论是曲面的粗加工还是加工,都应优先选择平头刀。
关键词:数控车工;抛物线;FANUC;编程
数控车床能够加工各种类型的回转体的零件,其中对于圆柱面、锥面、圆弧面、球面等零件,利用直线插补和圆弧插补指令就可以完成加工,而对于抛物线等一些非圆曲线的零件,编程时具有一定的难度。这是因为大多数的数控系统只提供直线插补和圆弧插补两种插补功能,因此,在数控机床上对抛物线类零件的加工,多数采用宏程序来进行编程,采用小直线段或者小圆弧段逼近的方法编制。
1.抛物线类零件的编程思路
依据数据密化的原理,我们可以根据抛物线的曲线方程,利用FANUC数控系统具备的B类宏程序功能,密集的算出曲线上的坐标点值,然后驱动刀具沿着这些坐标点一步步移动就能加工出具有抛物线等非圆曲线轮廓的工件。实际上就是利用抛物线的方程,利用X作为自变量,Z作为因变量(或利用Z作为自变量,X作为因变量),找到无数个在抛物线曲线方程上的点,再用G01指令将这些点连接起来,就加工出抛物线的形状,自变量变化值越大,抛物线加工就越差,加工时间较短,反之,自变量变化值越小,抛物线加工就越精确,表面质量也越好,同时时间也较长,所以要综合考虑自变量的取值大小。
2.抛物线类零件的编程步骤
2.1.写出抛物线的标准方程(或参数方程)。
2.2.对标准方程进行转化,从数学坐标系转化到编程坐标系。
2.3.公式转化,即将抛物线的标准方程转化成实际需要的方程。
2.4.编制加工程序。
3.抛物线类零件的编程举例
3.1.加工如下图所示图纸,零件外形(除抛物线外)已经加工完成,要求编制抛物线部分的精加工程序。
3.2.加工参数选用
3.2.1.刀具选用。加工中所选刀具为93°正偏刀。
3.2.2.加工参数。由于抛物线的最小直径为0,所以建议转速不得小于1000r/min。
3.3.程序编制(仅编制抛物线部分精加工程序)
方法一:以X作为自变量
方法二:以Z作为自变量
4.注意事项
4.1.以上两种方法都可以对抛物线进行加工,选择时根据实际情况选用,如Z方向的初始值和终止值容易确定,则以Z方向作为自变量。
4.2.自变量的变化值要选择正确。
4.3.要注意检查程序,可选择几个特殊点进行校对。
5.结束语
综上所述,随着数控车床的使用日益普遍, 要充分发挥数控车床的功能,宏程序编程是必不可少的重要环节。使用宏程序编程,大部分零件尺寸和工艺参数可以传递到宏程序中,程序的修改比较方便。图样改变时,仅需修改几个参数即可,因此,柔性好,极易实现系列化生产。另外,使用宏程序除了能加工抛物线类零件外,还可以加工椭圆、双曲线等非圆曲线,有效的扩展数控机床的加工范围,提高加工效率和品质,充分发挥机床的使用价值。
参考文献:
关键词数控机床数控铣削加工数控编程“R”参数编程
“数控铣削技术训练”是我中心新近开设的一门理论性较强的工程训练科目。在教学形式上,它不同于过去传统的、机械的“金工实习”。其训练目的是:了解当今先进的机械制造方法,充分发挥当今大学生知识新、反应快、创造力强的特点,结合具体的实践教学,广泛培养学生的动手能力、综合应用能力和创新能力。
由于受客观条件和教学时间的限制,自动编程(计算机编程)在目前各高校的工程训练中还未被普及,为了了解编程的基本原理及方法,手工编程仍为最常用的基本训练内容之一。
对于加工形状简单的零件,计算比较简单,程序不多,采用手工编程较容易完成,因此在点定位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工中,手工编程仍广泛应用。但对于形状复杂的零件,特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面的零件,用一般的手工编程就有一定的困难,且出错机率大,有的甚至无法编出程序。而采用“R”参数编程则可很好地解决这一问题。
非圆曲线轮廓零件的种类很多,但不管是哪一种类型的非圆曲线零件,编程时所做的数学处理是相同的。一是选择插补方式,即首先应决定是采用直线段逼近非圆曲线,还是采用圆弧段逼近非圆曲线;二是插补节点坐标计算。采用直线段逼近零件轮廓曲线,一般数学处理较简单,但计算的坐标数据较多。
等间距法是使一坐标的增量相等,然后求出曲线上相应的节点,将相邻节点连成直线,用这些直线段组成的折线代替原来的轮廓曲线(见图1)。其特点是计算简单,坐标增量的选取可大可小,选得越小则加工精度越高,同时节点会增多,相应的编程费也将增加,而采用“R”参数编程正好可以弥补这一缺点。
现今数控铣床一般都具备“R”参数编程功能,如西门子802D数控系统,这给手工编写某些复杂图形的程序带来了方便。如图2、3所示,当要加工一个周期的正弦线时,通常的方法是采用自动编程,若用手工编程,则可用“R”参数编程较简单。曲线上坐标点选取的多少,可视加工精度而定。
“R”参数编程的实质,就是用变量“R”编写出“子程序”,并根据“R”数值的条件,
多次调用“子程序”,以简化编程。如:用变量R1表示上图中从0到2л各点弧度值;用[X=100*R1/2л,Y=25*SIN(R1)]表示一个子程序,若要在正弦线上选取1000个坐标点,只可将子程序调用1000次即可。
合理的选用“R”参数编程,可以提高某些零件的加工精度(多选节点)和编程效率,它也是手工编制复杂零件程序的主要方法之一,在不具备计算机自动编程的情况下一般常采用这种办法。
编程举例:(西门子802D系统)
试用“R”参数编程的方法编制整圆的程序(如图4)。
分析:若不用圆弧插补,可将圆均分成360份,再用直线插补连接。变量R1=50表示半径,R2=360表示共分了360份,R3=1表示间隔1份,R4=0表示初始角度。
程序如下:
O0001
N10G54G42G90G00X50Y0Z100
N20G01F20S600M03Z-10
N30R1=50R2=360R3=1R4=0
N40AA:X=R1*COS(R4)Y=R1*SIN(R4)
50R4=R4+1R2=R2-R3
N60IFR2>=0GOTOBAA
N70G00Z50
N80G40M2
注解:程序中,N30程序段为条件设定;N40程序段即为程序名为AA的子程序;N50中R4、R3是参数变量,每调用一次,R4将增加1度,R2减少1份;N60中IF为有条件的,GOTOB表示向前跳转,就是只有当R2大于等于零时才向前跳转到子程序AA处。
以上程序可以看出,用“R”参数编程,不管选取的节点是多少,其程序段不会增加,这就是“R”参数编程的主要特点。
“R”参数编程千变万化,掌握它的关键就在于抓住图形轮廓规律,灵活地运用好变量“R”,结合其他科目知识,开发自己的思维空间,这一点也是被实践教学所证实的。“R”参数编程对大学生有着较强的吸引力,它是展示自己数控编程技巧的体现。例如,我校化工学院2002级封振宇同学在一天半的数控铣削加工训练中,就是充分利用了“R”参数编程功能,设计、编制、加工了如图5的工件,得到了各方面的好评。
关键词:数控机床;加工效率
中图分类号: TG659 文献标识码: A 文章编号:
绪论
数控机床往往照比人工生产效率要高上很多,并且具有很高的自动化程度,成产出来的零件都具有质量极其稳定的特点,零件的精度也十分高,照比普通机床来讲,可以完成许多普通机床做不到的复杂工作,也不需要专门配置工装卡具,这样就减少了制品的开支,可以使经济效益的得到很大提高,工厂工人操作的劳动强度也大大得到减轻,这些都是数控机床的优点。制造业现在每天都处在日益发展的阶段当中,对数控机床装备进行大力的开发和研究逐渐变成我国政府基本的产业政策之一,很大程度上促进数控机床不断地的向前发展。一起同时,可以促使我们更好地利用数控机床、把数控机床利用率提高起来,这也是具有现实意义的。一方面可以令企业的效益成倍增加,另一方面也可以将我国制造业现在的整体素质提高起来,不断地将建设制造强国的进程向前推进。
二、影响数控机床加工的因索
2.1数控机床应用水平不高
数控加工对于中国制造业来讲,有着很长的使用历史,虽然在数控机床日常操作规范方面有着严格的规定、日常中也经常进行机床维护保养工作,仍然无法避免机床的精度出现损失。如果想对产品加工过后质量进行控制,针对数控设备一定要按照一定的时间周期进行保养和检修,每台设备精度与工作状态都要做到明确记录。遇到需要采用大批量生产方式的零件任务,一定要对粗、精加工的设备进行严格的区分,粗加工通常需要的是高效的速度、加工精度的要求不高,精加工恰恰是和粗加工相反的,加工精度要求特别高。粗加工可以给设备带来很严重的精度损坏,所以实际操作中一般把使用年限长并且精度不高的设备专门用来进行粗加工,状态较新、精度高的设备通常专门用来进行精加工,这样才可以做到设备资源的合理配置,并可以使设备使用寿命大大延长。
2.2操刀次数及位置不合理
数控车床在进行削批工序的大批量工作时,在换刀方式上一定要选取最简单的,这样才可以使换刀需要的辅助时间大大减少、机床也不容易出现磨损、可以在一定程度上使加工成本降低。对换刀点进行改进设置可以让我们达到上述的目的,因此许多方面都要进行精细的分析,采样才可以使运行成本减低下来,使加工效率提高上去。
2.3编程技巧不强
程序效率的高低对机床的工作效率起着很大程度上的影响,因此对编程质量进行优化也可以将数控机床工作效率提高起来,这就需要对机床所有的指令都要熟悉,把机床拥有的内部功能进行彻底的开发,不断探寻有效地编程方法。此外,对计算机编程要进行强而有力的推广,不断完善程序具有的可靠性。在一点就是编程一定要合理,不要让机床出现走空刀这样的情况。
三、提高数控机床加工效率的措施
3.1培养优秀的数控技术人才
数控机床具有超高的智能程度,但是许多工作和操控还是需要人来完成。如果编程人员不具备高超的业务水平,数控机床就无法在效率上得到应有的提高,机床操作者如果不具有高超的水平,也不会选择最优的加工方式,产品就会出现很高的废品率,数控机床应有的使用效率也会降低很多,使用寿命将会大大缩短。所以,想要将数控加工的工作效率进行提高,就一定要有大量数控技术人才才可以满足。
3.2对数控机床实施科学管理
数控机床照比普通机床来说有着很大的不同,把管理普通机床所使用的的方法直接用到数控机床上是行不通的。根据对其使用年限较长的工厂的经验来说,一般拥有大量数控机床的工厂,最好采用集中管理,按照生产合理进行布局。条件允许的话,可以把计算机利用进来进行集成管理,计算机对所有的作业信息进行统一管理,这样就可以实现信息的共享,可以让生产所需要的准备时间大大减少,生产率自然也就随着提高起来。
3.3合理选择切削刀具
对刀具进行选择,一方面可以将加工质量提升起来,还可以促使加工效率产生提高。想要将生产率提高上去,国内外数控机床都在朝着高速的方向进行发展。这也就给机床提出了更高的要求:必须可以经受住高速切削,同时还要具有强力切削这样的功能,并且功能一定要具有极高的稳定性。在对刀具材料进行选择时,如果加工可以使用硬质合金刀具,那么就不应该对高速钢刀具进行选用,条件允许的话可以对耐磨性更高的道具进行选用。
在使用中尤其要进行注意的是球头刀具,对自由曲面进行加工时,球头刀具所具有的切削速度通常是零,所以如果想要加工精度不出现偏差,切削行距都要弄得很密才可以,这样一来加工效率就是很低的。平头刀在这两个方面里都比球头刀具要好上许多。
3.4编制理想的加工程序
数控机床的使用过程中,设备操作者是否具有高超的技术水平,直接可以影响到机床的使用水平。同时,机床的使用水平还要受到编程人员具有的专业技巧的影响。好的程序首先要以保证产品的质量作为前提,有着最少的程序段、同时工件具有最短的制造周期。想要使非切削时间减少,将效率提高起来的话,编程时就一定要对下面的问题进行综合考虑:
3.4.1指令并行执行。
数控程序一般而言采用的是逐行执行的执行方式,想要减少非切削所需要的时间,可以把所有指令放在同一行进行执行。这样就可以有效减少非切削所需要的时间,换刀次数也会大大减少。
3.4.2采用复合刀具
除了上述提到的一些措施,如果生产批量较大,并且机床功率和主轴刚度可以承受的话,可以对复合刀具进行使用,这是可以借助多刀刀具一起加工,就可以有效地减少换刀次数和换刀所需要的时间。
3.4.3多点位换刀
通常情况下,编程人员要使加工中心进行换刀时保持安全,一定要使刀具与工件或夹具不发生触碰,同时想要编程方便的话,换刀点要与工件具有一定的距离并且进行,也就是把所有的换刀工作都放在这个点进行。
参考文献:
[1]董洪军,罗爱民,张暮生.高聚物银纹断裂的研究现状[J].分子科学工程.2002,18(4)
关键词:机械加工;数控加工技术;数控机床加工
数控加工技术的应用对机械制造的精度和性能起到了重要的影响。如果不能够正确地使用数控加工技术,就不能够有效地控制机床和工具的使用,也就不能发挥数控加工的优势,反而使得加工机械出现质量、精度或者性能等方面的问题。所以,应更加深入理解数控加工技术,并结合机械制造和加工实践,掌握影响数控加工技术的因素,并提出提高数控加工水平的措施。
1 影响数控加工技术的关键因素
1.1 操刀问题
利用数控机床进行大批量生产时,在保证加工稳定性和加工产品质量的前提下,通过提高加工效率来提高企业的经济效益是一项十分有效的方法。在使用数控车削加工产品时,使用简单的换刀方式,是降低机床磨损,缩短换刀辅助时间并有效节约加工成本的可行方法。此外,还可以改进换刀点的设置也是降低运行成本、提高生产加工效率的有效途径。所以,在数控加工的过程中,应仔细选择夹具、合理安排走到路线和刀具排列的使用顺序,以使数控加工技术能够有效发挥其功能。
1.2 数控机床的利用问题
数控机床加工技术已经在我国机械制造行业使用较为广泛,在企业中购置的数控加工设备会由于环境问题和人为原因使设备进行不同程度的折旧。而这种折旧是不能够避免的,与操作工是否遵循操作规范和设备的保养维修没有直接关系。这种折旧会使得设备的精确程度降低,从而降低数控加工技术的使用。所以,为了保证设备的精确程度,保证数控加工技术的正常运行,生产企业应定期的对设备进行检修工作,确保设备是在精确的状态下进行工作,以发挥数控加工技术在机械制造过程中的优越性。
1.3 编程技术较低
编程技术的高低会影响机床的工作效率。但是在生产实践中,操作人员不能够全面地掌握数控加工技术和编程方法,这样操作人员既不能够掌握数控机床加工的重点,也不能够发挥数控机床所具有的优势,只能够机械地使用数控机床,导致数控加工技术的优势很难发挥。此外,数控机床操作人员和技术人员不是专业的计算机工作人员,对计算机编程技术并不熟悉,尤其是在数控机床切削模拟方面没有编程基础,使得调试时间过长。数控加工技术不能够正确的使用,直接影响了企业的生产效率。另外,由于操作人员编程知识的缺乏,导致操作者的编程不合理,设备在运转的过程中会时常出现空刀现象,使得设备空转,直接影响了设备的工作效率。
2 提高数控加工技术的措施
2.1 培养优秀数控技术人才
提高数控加工技术的使用效率,除了提高数控机床设备的职能程度之外,具有高素质和高水平操作能力的数控操作人员也是十分关键的。如果没有优秀的数控机床的编程人员,就不能够有效提高设备的工作效率;如果没有优秀的数控机床操作人员,设备就不能够达到最佳的加工效率,产品的废品率就会提高,数控机床的使用效率和设备的使用寿命就会降低。所以,为了提升数控加工技术的使用水平,就必须培养具备高素质的数控操作人员。
2.2 对数控机床加工实施科学管理
数控机床与传统机床有所不同,所以不能够使用传统机床的管理方式来管理数控机床。通过一些前期的实践得出,集中管理数控机床可以使数控机床的工作效率得到较大的提高,尤其是在数控机床数量较多的情况下。所以,对于数控机床的管理通常采取集中化、专业化的管理方式。由工厂的工艺技术部门负责工艺技术准备工作,由工厂统一下达生产管理任务以达到统一平衡。对于较先进的制造企业,可以采用计算机集成的生产方式。通过计算机管理数控机床生产中用到的各种作业和加工信息,能够实现各个生产部门之间的信息共享,减少了安排生产的时间,从而能够提升企业的制造效率。
2.3 选择合理的切削刀具
生产中所使用的刀具是加工质量和加工效率的重要保证。随着技术水平的提高和企业生产需求的增加,目前国内外数控加工机床已经向高速、高刚性和大功率的方向完善。也就是说,在数控加工中所使用的刀具在必须具有稳定性能的前提下,承受高速切削和强力切削的性能。在选择的刀具时,应遵循在允许使用硬质合金刀具时,就不使用高速钢刀具的准则。在条件允许时,应选择例如涂层刀具、陶瓷刀片等性能更好,更加耐磨的刀具。
2.4 编制合理的加工程序
合理的加工程序将会在很大程度上影响数控机床的使用水平。而合理的加工程序的编写往往取决于编程人员的编程技巧。在能够保证加工质量的前提之下,能够使程序的片段最少,工件的加工周期最短,是评判一个程序优劣的准则。一般情况下,可以通过缩短非切削时间来提高数控机床的加工效率。例如,在很多情况下,程序是逐行执行的,如果将不冲突的指令转化为并行执行,能够在很大程度上缩短非切削时间,从而能够提升工作效率。例如,可以将主轴的启动停转和快速移动、定位等相重合。
3 总结
数控机床能够适应多种机械加工种类,加工精确度较传统的加工工艺较高。因此,数控加工技术在现代化工业生产中占据着越来越重要的位置。同时,现阶段我国的数控加工技术还存在很多的问题,需要进行进一步的完善和优化。
参考文献:
[1]祝成峰.论提高机械数控加工技术水平的有效策略[J].机电信息,2012(27):104-105.
关键词:宏程序 抛物线 程序
一、宏程序介绍
用户使用变量编制进行算术或逻辑运算,并控制程序段流向的程序,称为用户宏程序。在数控车削中,使用用户宏程序可方便地实现二次曲线(椭圆、抛物线等)的二维编程加工、孔口倒角编程加工等,可简化程序,提高编程效率,最大限度地发挥手工编程的优势。常用的语句有以下两种:
第一,循环语句WHILE:WHILE条件表达式…ENDW。
第二,条件判别语句IF,ELSE。① IF条件表达式…ELSE…END IF;② IF 条件表达式…ENDIF。
二、公式曲线宏程序编制的基本步骤
宏程序在实际编制过程中,根据编程者的实践经验、知识储备及习惯等因素会略有不同,以下提供宏程序编制基本步骤。
1.Z向中心点于工件坐标系零点重合
以图1为例:
(1)图样上抛物线开口向左,确定编程原点。
(2)因此抛物线的方程为=-x2/12,抛物线的正确性可以通过两个特殊坐标(X40,Z-33.3)、(X-40,Z-33.3)代入验证。
(3)根据表达式方便情况来选定X或Z为自变量,如图1所示,公式曲线表达式为=-x2/12,将X选为自变量比较合适。
(4)自变量选定以后,还要确定其变量的范围值。
(5)程序编制。相关的表达式和变量因素值已经确定,准备编制程序,则该零件图中抛物线的精加工程序如下。
#1=0 X向起始点半径值
N30 #2=-[#1*#1]/12 因变量Z向值
G01X[2*#1]Z[#2] 用G01的方式插补,逼近抛物线轮廓
#1=#1+0.3 X值递增量为0.3
IF[#1LE18]GOTO 30 判断是否走到X向终点。
(6)为去除零件的较大余量,零件的粗加工采用G71循环指令与宏程序嵌套完成曲面加工。完整的粗精车程序如下:
%0001; N1 G90 G98; N2 T0101 M03 S800 F120; N3 G00 X55 Z5; N5 G71 U1.5 R1 ; G71 P6 Q9 U0.5W0 S1200 F80; N6 G42 G00 X0; G01Z0; #1=0; N30 #2=- [#1*#1]/12; G01X[2*#1] Z[#2]; #1=#1+0.3; IF[#1LE18]GOTO 30; G01 Z-70; G01 X50; N9 Z-86; G40 G00 X100 Z100; M05; M30 。
2.X、Z 向偏移凸抛物线零件加工(如图2所示)
图2是河南省第五届数控大赛数车组其中的一个零件图。图中,X、Z向均是有偏移的凸抛物线零件图,这就要求我们在编制程序时,考虑曲线中心点与工件坐标系的相对位置关系。
图中抛物线的X方向相对工件坐标系的位置偏移了32mm,Z方向相对工件坐标系的位置偏移了5mm。因此,我们只需在刚才的精加工程序中用G01的插补程序分别加上X、Z向的偏移量即可。
抛物线精加工程序如下:
#1=8
N30#2=-[#1*#1]/12
G01X[2*#1+32]Z[#2-5] 体现出X、Z向的偏移量
#1=#1+0.3
IF[#1GE18]GOTO 30
该零件的粗车可采用G73循环指令与宏程序嵌套完成曲面加工,此处省略。
三、结束语
车削后工件的精度与编程所选择的步距有关步距值越小,加工精度越高。因此,必须根据加工要求合理选择步距,一般在满足加工要求前提下,尽可能选取较大的步距。
编程时要考虑曲线的凸凹情况,两者区别在于直线插补逼近曲线程序段中的X坐标变化。
对于抛物线中心与Z轴不重合的零件,需要将工件坐标系进行偏置后,再按文中实例所述的方法进行加工。