数控加工工艺与编程方法

时间：2024-10-19 百科知识版权反馈

【摘要】：数控加工工艺的内容包括详细的切削加工步骤、工夹具型号、切削参数以及加工坐标位置的工序图等。因此，在数控加工工艺路线的设计中一定要注意到数控加工工序与普通加工工序的正确衔接问题，要从工序的划分、加工顺序的安排等方面综合考虑。这种从工件图样到制成控制介质的过程，称为数控加工程序编制。三个回转运动A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动，如图8.10所示。

8.3　数控加工工艺与编程方法

8.3.1　数控加工工艺

数控加工工艺（Numerical　Control，简称NC工艺），是指在计算机数控机床（CNC）或加工中心机床（MC）上加工零件的工艺，它主要适用于加工表面形状复杂、工件形状经常改变的单件和小批生产。

数控加工是把加工零件的全部过程以数字带码形式记载在控制介质（穿孔带、穿孔卡或磁带）上，通过键盘输入到数控机床的计算机中，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令控制机床的伺服系统及其它执行元件，自动控制机床的动作顺序、运转速度、位移量和各种辅助功能（主轴转速、冷却液开关、换刀）等，加工出符合图样要求的零件，实现加工过程自动化。用数控机床加工零件的过程如图8.8所示。

图8.8　用数控机床加工的过程

1）数控加工工艺的特点

在各种数控机床上，加工工序高度集中，尤其在加工中心机床上具有刀具库和自动换刀装置，工件在一次装夹下可以对除定位面以外的表面进行加工，有利于保证各加工面间的相互位置精度，所以特别适合于加工中小批量形状复杂、表面相互位置精度要求高的零件。数控加工工艺的内容包括详细的切削加工步骤、工夹具型号、切削参数以及加工坐标位置的工序图等。

为了提高数控加工效率和保证质量，在编制数控加工工艺时，除了应遵循一般机械加工的工艺原则，还应考虑下列几点：

（1）采用按所用的刀具来划分工步的原则，即用同一把刀具加工完工件上所有需用该刀具加工的各个部位后，再换下一把刀具进行加工，以减少换刀次数和时间。

（2）对于同轴度要求很高的孔系，由于加工时存在重复定位误差，就不能采用上述原则。应该在一次定位后，通过顺序连续换刀、顺序连续加工完该同轴系的全部孔后，再加工其它坐标位置的孔，以保证孔系的同轴度要求。

2）数控加工工艺设计的要点

（1）数控加工工艺性分析　在设计数控加工工艺时，应从数控加工程序编制和加工的方便性角度，审查工件图样和毛坯设计是否符合数控加工工艺的各种要求。主要分析以下内容：

①工件的尺寸标注应便于数控加工程序的编制；

②工件的几何要素应正确描述；

③工件应有可靠的定位基准；

④工件轮廓内圆弧半径大小要合适且尽量一致。

（2）数控加工工艺路线的设计　很多情况下，数控加工并不是从毛坯到成品的整个工艺过程，而是其中的几道工序的加工，即数控加工工序穿插于工件的整个工艺过程中间。因此，在数控加工工艺路线的设计中一定要注意到数控加工工序与普通加工工序的正确衔接问题，要从工序的划分、加工顺序的安排等方面综合考虑。

（3）数控加工工序的设计　虽然数控机床的自动化程度较高，但自适应性却较差。它不像通用机床那样，在加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为的调整。比如，在数控机床上加工时若工件的加工余量太大，它无法临时增加走刀次数。因此，在数控加工工序设计中必须注意加工过程中的每一个细节。否则，会因质量和设备事故造成较大的损失。数控加工工序设计的主要任务是进一步把每一道工序内的加工步骤、切削用量、刀具运动轨迹以及所用的工艺装备、定位夹紧方式等都确定下来，为正确编制数控加工程序做好充分准备。

（4）数控加工专用技术文件的编写　数控加工专用技术文件是数控加工、产品验收的依据和操作者应遵守、执行的规程。但数控加工专用技术文件的格式目前尚无统一标准，可以根据企业的具体情况来定（也可参照有关手册）。常用的主要有数控加工工序卡、数控加工程序说明卡和数控加工走刀路线图等。

8.3.2　数控机床加工程序的编制

1）编程过程

数控机床加工时所需全部信息是指工件的图样尺寸、工艺过程、工艺参数、刀具位移量与方向及其它辅助动作（换刀、夹紧和冷却等）的总和。这些信息再按规定的代码和格式编成加工程序单，然后将程序单的内容记录在控制介质上，输入到控制装置，从而控制机床的加工。这种从工件图样到制成控制介质的过程，称为数控加工程序编制。输送数控机床加工的方式有三种：一是按所编程序清单制作穿孔纸带，通过光电读带机输入；二是直接通过数控机床上的键盘输入程序；三是将程序贮在磁盘上，通过与数控机床连接的计算机调用输入。

数控编程分为手工编程和计算机自动编程两种。手工编程的步骤见图8.9所示，包括图样分析、制订工艺、运动轨迹的坐标计算、编写程序单，制备控制介质，再输入计算机，计算机经过翻译处理和刀具运动轨迹处理，生成刀具位置数据，再经后置处理，即可产生工件的加工程序。

图8.9　手工编程的一般过程

2）数控机床坐标系

数控机床直线运动的坐标轴X、Y、Z，按ISO的规定成右手直角笛卡儿坐标系。三个回转运动A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动，如图8.10所示。该坐标系中，三坐标X、Y、Z的关系及其正方向用右手定则判定；围绕X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向＋A、＋B、＋C，分别用右螺旋法则判断。与正方向相反的方向应用带“′”的＋X′、＋A′等来表示。