数控编程的工艺处理

数控编程的工艺处理

　　数控编程的工艺处理【1】

　　摘要:工艺处理是学好数控编程中重要环节,处理加工工艺的正确与否直接关系到加工出零件的准确性。

　　培养中职学生对数控加工的工艺性分析、工艺路线的确定、刀具及其切削用量的选择等等,本文探讨了数控编程中相关的工艺处理的原则及方法。

　　关键词:数控技术;数控编程;工艺处理

　　一、前 言

　　数控技术是用数字或计算机来操纵机械的技术.掌握数控编程中的手工编程技术,使数控机床在实际生产中发挥着普通机床无法比拟的能力,它解决了实际工作中遇到的许多复杂技术设计难题,大大提高了生产经济效益。

　　无论是传统的手工编程还是CAD/CAM自动软件中的自动编程,都离不开对工艺的处理。

　　以下是我在实训教学中总结出来的工艺处理原则及方法。

　　二、工艺处理的原则及方法

　　(一)首先选择定位基准,确定对刀原点。

　　在制定零件加工工艺的工艺规则中,正确的选择工艺基准有着十分重要的意义。

　　比如选择粗基准时,主要考虑的问题是如何使各道工序均有足够的加工余量以及工件安装的稳定性。

　　选择原则为:

　　①为了保证加工面与不加工面之间的位置要求,应选不加工面为粗基准;

　　②若工件上有几个不需加工的表面,应选其中与加工表面间的位置精度要求较高者为粗基准。

　　合理分配各加工表面的余量,为了保证各加工表面都有足够的加工余量,应选择毛坯余量最小的面为粗基准;为了保证重要加工面的余量均匀,应选择重要加工面为粗基准。

　　(二)确定工件的装夹原则

　　① 单件小批量生产时,优先选用组合夹具、可调夹具和其它通用夹具,以缩短生产准备时间和节省生产费用;

　　② 在成批生产时,才考虑采用专用夹具,并力求结构简单;

　　③ 零件的装卸要快速、方便、可靠,以缩短机床的停顿时间;

　　(三)加工工序划分及确定加工路线的原则。

　　加工方案又称工艺方案,数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。

　　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)工序划分的原则

　　①基面先行原则;

　　②先粗后精原则;

　　③先主后次原则;

　　④先面后孔原则。

　　(2)工序划分方法

　　① 按所用刀具划分工序。

　　如数控铣床。

　　② 按零件的装卡定位方式划分工序。

　　③ 按粗、精加工划分工序。

　　(3)加工路线确定的原则。

　　在数控加工中,刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。

　　确定加工路线是编写程序前的重要步骤,加工路线的确定应遵循以下原则。

　　①加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率较高。

　　②使数值计算简单,以减少编程工作量。

　　③ 应使加工路线最短,这样既可以减少程序短,又可以减少空刀时间。

　　上述原则并不是一成不变的,对于某些特殊情况,则需要采取灵活可变的方案。

　　如有的工件就必须先精加工后粗加工,才能保证其加工精度与质量。

　　这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。

　　(四)刀具的选择。

　　刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。

　　数控加工对刀具的要求更高。

　　不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便。

　　这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具,并合理选择刀具结构、几何参数。

　　(1)刀具材料。

　　常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等,其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。

　　选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动等。

　　(2)数控车刀的类型与刀片选择。

　　为减少换刀时间和方便对刀,数控车削加工时,应尽量采用机夹可转位式车刀。

　　刀片形状、几何尺寸的选择,主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。

　　(五)确定切削用量

　　(1)切削用量的选择原则

　　①粗加工时切削用量的选择原则。

　　首先选取尽可能大的背吃刀量;其次要根据机床动力和刚性的限制条件等,选取尽可能大的进给量;最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。

　　②精加工时切削用量的选择原则。

　　首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量;其次根据已加工表面的粗糙度要求,选取较小的进给量;最后在保证刀具耐用度的前提下,尽可能选取较高的切削速度。

　　(2)切削用量的选择方法

　　①背吃刀量ap(mm)的选择。

　　根据加工余量确定,在机床允许的情况下,尽可能大。

　　在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大,或余量不均匀时,粗加工要分几次进给,并且应当把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。

　　②进给量(进给速度)f(mm/min或mm/r)的选择。

　　进给量(进给速度)是数控机床切削用量中的重要参数,根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素,参考切削用量(刀具)手册选取。

　　三、总结

　　随着数控技术的快速发展,无论是手工编程还是自动编程处理工艺问题就成为影响NC程序质量的决定因素。

　　因此,编程和加工工艺好与坏直接影响零件加工。

　　在数控编程的教学中,应根据学生不同心理特征,采取不同的教学方法,循序渐进地培养学生的工艺分析、工艺路线的确定能力。

　　培养出来的学生毕业后能很快适应工作岗位,在数控技术应用上可以独当一面。

　　数控车床编程中的工艺处理【2】

　　摘 要：本文主要探讨数控车床编程中工艺处理的内容，包括数控车削加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、刀具的选择切削用量的确定和刀具补偿方案等工艺处理等。

　　关键词：数控车床 车削加工 编程 工艺

　　数控车床编程工作中的工艺处理是一个十分重要的环节，它关系到所编零件加工程序的正确性及合理性。

　　由于数控加工是在加工程序的控制下自动完成的，所以对加工程序的正确性及合理性要求非常高，不能有任何差错，否则，轻则加工不出合格的零件，重则可能出现不安全事故，正因为如此，在编写程序前，编程人员必须对加工工艺过程、工艺路线、刀具选择、切削用量等进行正确合理的确定和选择。

　　一般来讲，数控车削加工与普通车削加工的工艺处理虽然大致相同，但又有其自身特点。

　　一般情况下，数控车削加工的工序内容要比普通车削加工内容复杂得多。

　　从编程来看，加工程序的编制要比普通车削加工编制工艺规程复杂。

　　因为许多在普通车床上所进行的加工是由操作者灵活掌握并随时可以调整，但在数控车床上则变成了必须在加工前事先安排好的事情，即编制好合理正确的程序，这样才能保证加工的正确性。

　　数控车床编程中工艺处理的内容，一般包括数控车削加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、刀具的选择和切削用量的确定等。

　　笔者从事数控车削加工实训教学多年，结合数控实训教学的经验与体会，根据数控车削加工的特点，对其数控编程的工艺处理中要注意的问题作如下探讨。

　　一、合理确定零件的加工路线

　　控制零件加工路线，即对数控车削加工过程中的刀位点相对于被加工工件的运动轨迹和方向进行控制。

　　通常在编程时确定加工路线的原则包括四个原则。

　　一是保持精度的原则。

　　能保证零件的尺寸精度和表面粗糙度的技术要求。

　　二是提高生产效率的原则。

　　尽量缩短加工路线，减少刀架空行程的时间，提高加工效率。

　　三是减少计算及失误的原则。

　　尽量使得数值计算简单，程序段数量最少，以便减少编制及修改程序工作量。

　　四是安全第一的原则。

　　加工工艺路线以不产生干涉或发生碰撞为前提。

　　确定合理的加工路线是制定合理的加工方案的关键。

　　主要考虑下面四个方面：一是加工方法的选择;二是加工工序的划分;三是加工路线的确定;四是车削加工顺序的安排。

　　因此，操作者应该认真分析图样，检查构成加工轮廓的几何要素有无缺陷，分析尺寸公差，表面粗糙度要求及形状和位置公差要求。

　　图样上出现构成加工轮廓的几何要素数据不充分，例如缺漏尺寸或尺寸封闭，造成数学处理难等问题，操作者都应在与图样的设计人员或技术管理人员讨论解决后才能进行程序的编制工作，以减少或避免不必要的失误，并针对不同的尺寸要求和表面粗糙度要求，安排先粗车再精车，先近后远或先内后外等加工方案，结合数控车床的精度，合理选择走刀路线，应用到程序的编制中。

　　二、合理选择对刀点、换刀点

　　对刀点用以确定工件坐标系相对于机床坐标系之间的关系，是与对刀基准点相重合的位置。

　　在编程时，选择对刀点的位置时应注意以下四点：一是要便于数学处理和简化程序编制;二是工件在机床上找正容易，加工中检查方便;三是该点的对刀误差较小，引起的加工误差最小;四是应选择在与机床约定机床间隙状态相互适应的位置上，避免在执行其自动补偿时造成“反补偿”。

　　对刀是数控加工中的前期操作，也是主要操作，编制加工程序时，程序原点通常设定在对刀点的位置上。

　　对刀点可以选择在工件上，也可以选择在工件外，但必须是与零件定位基准有一定尺寸关系，并且，应尽量方便操作者观察测量与判断，为了提高加工精度，对刀点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。

　　该点的位置可以由G92、G50等指令指定。

　　多刀加工需要换刀时，应设定换刀点，即设定刀架转位换刀的位置，通常该点设为一固定点以简化程序，也可以根据实际情况设定任意点，但换刀点应设定在工件和夹具的外部，原则是要确保刀架转位时不会碰到工件和其他部件。

　　三、合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量

　　数控车床上工件的装夹方法与普通车床大致相同，都要求合理地选择定位基准和夹紧方案。

　　应尽量选用已有的通用夹具，减少装夹次数，尽量做到在一次装夹中能够把零件上所有要加工的表面加工出来，工件定位基准与设计基准要尽量重合，减少定位误差对尺寸精度的影响。

　　在选用、调整或设计夹具时应当遵循以下三条原则。

　　一是尽量选用组合夹具，可调整夹具等标准化、通用化夹具，避免采用专用夹具。

　　二是工件在机床装夹时要快速、方便、可靠，找正容易，常采用气动、液压夹具，目的是减少车削加工的辅助时间，提高生产效率。

　　三是零件上的部位要外露敞开，不能因为装夹工件而影响刀具进给和切削加工。

　　在数控编程时，合理选用刀具也是数控车削工艺的重要内容，它包括刀具材料和刀具参数的选择。

　　它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。

　　选择刀具通常要考虑工件材料、加工型面类型、机床刚性、机床加工能力、工序内容等因素。

　　例如，加工铸铁工件时，应选用硬质合金类刀具;加工钢料时，应选用硬质合金类刀具。

　　圆弧型车刀适应于精度要求较高、批量大的大凸外圆曲面或凹曲面的车削。

　　数控车削与普通车削的刀具选择原则相似，但应注意，数控车削加工对刀具要求更高，不仅要求精度高，刚性好，耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，否则，难以满足数控车削的加工要求，不能充分发挥数控车床的车削效率。

　　数控车床中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动的速度大小的重要参数，包括切削深度，主轴转速(切削速度)和进给速度，并与普通车床加工中所要求的各切削用量基本一致。

　　合理选择车削用量的基本原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也要考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本;具体数值应根据机床说明书，切削用量手册，并结合工作经验来确定。

　　四、制定补偿方案

　　考虑到数控车床丝杠的机械间隙和刀具偏差、刀尖圆弧等因素对数控加工质量的影响，在编制加工程序时，制定合理的补偿方案也是工艺处理中的重要环节。

　　它包括机械间隙补偿和刀位偏差补偿。

　　1.机械间隙补偿

　　机械间隙补偿是通过仪表测试或试刀法测试，掌握数控车床的稳定间隙后，有针对性地选择具体的补偿方案，根据不同零件的形状、尺寸精度要求，制定简便的、符合实际的补偿方案。

　　常用的方法有自动补偿法和编程补偿法。

　　(1)自动补偿即利用机床的自动补偿功能，加工前在机床内设置后，每次机床换向运动时，均先自动执行，直到取消。

　　这种方法简单方便而且有效，应用广泛，但是应注意当机床使用了一段时间后，应及时重新测量其间隙量，以防止因磨损影响加工质量。

　　(2)在自动补偿不能满足加工条件时，例如要求表面粗糙度较高的X方向凸出的圆弧面的加工，显然采用自动补偿会在圆弧面的顶端留下接刀痕迹而达不到质量要求。

　　此时我们可以采用编程补偿的办法，即将机械间隙大小相应的数值直接加入到程序中，使车床运动实际上多运动了一个机械间隙量的距离。

　　另外还可以在编制加工程序时，安排机床走刀路线从一个方向切入或切出来控制零件尺寸，避免出现换向产生的间隙误差。

　　这种方法只能用于部分零件或部分工序的

　　加工。

　　2.数控系统刀位偏差自动补偿功能

　　数控系统刀位偏差自动补偿功能即在换刀过程结束后，按在辅助程序段中所指定的补偿方向和大小，对已处于加工位置的刀号自动进行补偿，使其刀位准确到达对刀点位置。

　　在操作时，应注意防止运行补偿时因计算或输入错误导致刀架碰到工件及其他部件。

　　在利用刀具半径自动补偿功能时，只要将其刀具半径按照系统的规定和程序格式要求，设定在辅助程序段中即可自动补偿。

　　在数控车床中，除了较高级的数控系统具有刀具半径补偿外，大多数数控车床都不具备这一功能。

　　针对经济型数控车床系统不具备半径自动补偿功能的情况，在选用圆弧刀并制定相应的加工方案时，可以通过半径编程补偿的办法满足补偿要求。

　　五、合理编制工艺文件

　　数控加工工艺文件是数控加工生产、产品验收的依据，也是操作者要遵循、执行的规范法则;同时也是产品零件重复生产在技术上工艺资料的积累和储备。

　　不同的数控机床和加工要求，工艺文件的内容和格式有所不同，目前尚无统一标准，各个企业根据自身特点制定相应的工艺文件。

　　加工工艺是否先进、合理，将在很大程度上决定加工质量的优劣。

　　企业中常用的数控加工工艺文件主要有数控加工工序卡、数控加工刀具卡、数控加工走刀路线图、数控加工程序单等。

　　六、总结

　　数控加工工艺处理的好坏，不仅影响机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。

　　要掌握好数控车床的工艺处理环节，不仅要掌握普通车床的工艺规程、切削知识，还要求有扎实的加工工艺基础知识，对数控加工中工艺方案制定的各个方面要有比较全面的了解。

　　而在数控车床的加工中，造成加工失误或质量、效益不尽如人意的主要原因，就是对工艺处理不够周全，需要引起操作者高度重视。

　　参考文献：

　　[1]廖效果，朱启逑编著.数字控制技术[M].北京：机械工业出版社，1998.

　　[3]王保成主编.现代数控机床实用教程[M].天津：天津科技出版社，2000.

　　[4]张建钢主编.数控技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2000.

　　[5]王水章等编著.机床数字控制技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995.

　　数控车床编程加工工艺处理【3】

　　摘 要 随着时代的发展，社会的进步，很多大型企业的工厂已经不需要，人工装配零件，都是通过数控机床来完成的。

　　在生产中，由于数控机床的参与，大大节省了人力，使产品得到了质的飞跃，本篇文章我们通过分析和研究数控机床编程加工工艺，来了解和认识数控机床改变了传统的生产方式。

　　关键字 数控车床;编程;加工工艺

　　自古至今我国都是以农业，手工也为主的国家，在工业方面从人员的技术水平到工艺设备方面，与发达的工业国家都有着相当大的差距，而衡量一个国家的发达与否很大程度上不取决于农业和手工业，而是取决于工业水平的发展，所以在新世纪初期，我国在政策上以及资金投入上对工业都有着很大的倾斜，所以我国工业开始蓬勃发展，最近年尤为迅速，所以我国的工业发展正处在承上启下，前赴后继的重要关头，我们在世界上的印象必须从“制造大国”转变成“制造强国”，在这条道路上面临着诸多困难，其中高端机床的技术突破就是一个必须越过的门槛。

　　“在数控机 床的未来发展中，自动化系统是未来工业的发展方向，是一个制造型企业的核心竞争力。

　　1数控车床在生产中的意义及必要性

　　1.1 数控车床在生产中的意义

　　要想了解数控机床的在生产中的意义，首先要了解什么是数控车床，数控车床是用来干什么的，优势在哪里，首先数控车床是指通过电脑控制机械对物件进行制造与加工的机器，数控车床集电信号，机械操控，液压控制，微电子技术的综合载体，数控机床技术在一些欧美发达国家非常成熟，是衡量一个国家的工业发达的程度的标准，这就是数控车床在生产中起到的真正意义。

　　1.2数控车床在生产中的必要性

　　数控车床的必要性，可以说是显而易见的，一个生产制造厂如果有它，可以更有效率，更精确的制造物件，而且由于它是经过计算机控制，可以制作人工无法精确制造的形状等等，它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。

　　有些高级的数控车床在出厂前，厂家就已经设定好了很多种非常常用的形状，圆形，圆柱形，菱形等等，方便编程人员操作，机床自动化程度高，可以减轻劳动强度;对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高，使产品更有竞争性，在市场上处于领先的不败之地。

　　作为一个成产厂，什么才是核心竞争力，首先是技术人才，应了一句老话，21世纪什么最贵?是人才!而光有优秀的人才，你也给他一个能够充分发挥他技术的工具，还有一句老话说的好工欲善其事必先利其器，所以一个好的工具也是非常重要的，所以数控车床的在一个制造型企业所起的作用就显而易见了!

　　2数控车床编程加工工艺处理

　　2.1 数控车床的工作原理

　　数控车床集电信号，机械操控，液压控制，微电子技术的综合载体，其工作原理是该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，数控车床有一个专门的操作平台，供程序员进行编程处理，要按照编码把要加工的工件详细信息输入进数控机床里，通过微电子芯片进行运算，指定机床的加工方案，一台数控车床，要想应用首先是设定程序加工程序，拿过来一个零件样本。

　　通过人工分析，确定加工的方式方法，选择道具与夹具，然后确定刀的走向以及路线，深浅等等，编程人员要对零件样本进行检查，确定几何形状，尺寸及工艺要求进行分析，并且结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。

　　只有这样才能做出符合规格，精密度高的零件。

　　2.2 数控车床加工工艺处理和数控车床编程

　　数控车床编程首先分为四步，第一步是：明确加工工艺的过程。

　　要通过专业的数控车床编程人员对示例工件进行该有的分析，确定工件是由什么几何图形组成，是由什么材料制成，选择什么刀具，选择什么样的夹具，从哪下刀，刀的走线，线的深浅等等都要通过一个优秀的数控车床的编程人员来事先设定好的，所以一个工件是否能制造成功，编程人员的经验是非常重要的。

　　第二步是：精确的测量值计算，在经过了第一个步骤以后，编程人员要运用测量工具，测量刀的走位，以及刀是以什么中心运动的，只有这样才能获取到刀位的测量数据。

　　一般的数控系统里会提供一些常规的集合图形的数据，如圆形，直线型等等，但是注意在加工，如果刀工轨迹有误的话，工件指定不合乎规格，如果这种不合乎规格的工件，流入市场会给人民生命财产安全造成隐患，所以一定要有检测员检测，否则难以完成。

　　第三步，编制加工程序和校验方法，经过以上两个步骤以后，便可以写程序来加工工件了，编写程序编制人员使用数控系统程序指令，按照数控车床厂家规定的程序格式输入，程序录入人员，必须对该机床的功能了如指掌，对代码程序也要非常熟悉，才能完成工件制作程序的设定工作。

　　第四步骤 序检验及试切削，在系统中输入以编写好的程序，在正式发表之前检验。

　　通常可采用机床空运转的方式来检查。

　　3结论

　　社会进步发展，工业水平也不断发展，所以数控车床的应用于众多的工厂，在生产中，现在很多工作都讲究自动化，从工厂到银行，从学校到研究院各个都讲究办公自动化，那么什么是自动化，就是一切尽量通过电脑，机械来完成生产，安装等一系列的工作，自动化的特点就是工件精度高准、确性高，节省人力，工作效率高，自动化系统有着非常深远的意义。

　　自动化系统不仅能够提升传统制造水平，而且能够满足高技术发展要求。

　　由于数控机床的参与，大大节省了人力，使产品得到了质的飞跃，工业水平是衡量一个国家的标准，在工业发达的国家，包括美国，英国，德国等，其应用是非常广泛的，我国还处在发展中阶段，所以工业水平有待提高。

　　参考文献

　　[1]李艳霞.数控机床及应用技术.人民邮电出版社，1992-1998.

　　[2]严建红.数控机床原理及应用.2版，机械工业出版社，1997-2003.

　　[3]刘万菊.数控加工工艺及编程.机械工业出版社，2003-2008.

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