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数控机床/铣床 |
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数控铣削的编程与工艺分析 |
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作者：广东茂名学院 陈银清 李凯 段志宏 |
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数控机床因其具有宽广的适应范围、高的加工精度和生产效率，在现代制造业中担当了越来越重要的角色，随着自动编程系统的发展，自动编程软件提供给我们一种快速编程的方法，使数控机床的编程工作与过去的手工编程相比，简化了很多。目前国内外编程软件已普及应用。但无论使用哪种自动编程软件，程序编制中的工艺问题依然离不开编程人员的工艺知识与经验，数控机床编程人员首先应该是一个优秀的工艺人员。
1 数控编程常见的工艺问题
在数控机床编程中，如果忽视一些工艺问题，往往会导致一些意想不到的后果，甚至会造成整个工件报废。
1) 加工路线编排不当引起的过切和少切现象
在刀具进人和退出工件时，应注意进刀和退刀的路线，防止刀具和工件干涉而过切或少切，如图1所示，使用刀具半径左补偿G41或右补偿G42，当刀具接近工件轮廓时，数控装置认为是从刀具中心坐标转变为刀具外圆与轮廓相切点为坐标值，若从图1(a)所示方向进刀会发生干涉，改为图1(b)方向进刀则避免过切。加工时数据起点与终点不闭合，导致进刀和退刀时刀具位置不重合，造成少切。解决少切的关键是使曲线数据闭合，为消除刀痕，越过曲线上的实际切入点再退刀。 
(a) (b)
图1
2) 轮廓铣削时切入切出方向的选择及刀痕问题
铣削曲线轮廓时直接入刀会引起过切，因此必须采用刀具半径补偿，找到合适的入刀点是关键。从曲线入刀点的法线方向入刀，可有效防止曲线的过切，但从法线方向入刀，曲线入刀点易出现一个刀痕，可采用一种近似方式从曲线的切向入刀，如图2(a)所示，铣削内圆孔时，铣刀从工件中心起刀，向下到B点，从B点开始铣圆，铣刀运动一周铣整圆再到B点，从B点向上退刀到起刀点，由于铣刀在B点停留的时间较长，会在B点产生明显的刀痕如图2(b)所示。为避免刀痕，常使用切向切入圆弧和切向切出圆弧，如图2(c)，切入、切出圆弧半径小于工件的圆弧半径。刀具从工件中心起刀沿切入圆弧路线0→1→2→3 (半径为R的圆弧)铣削到B点，从B点沿切出圆弧路线2→4→0切出，回到工件中心退刀。当铣削外圆凸台时，使用与圆相切的切入、切出直线段。如图2(d)所示的切入路线1→2→3→2；切出路线2→4，退刀。 
(a) (b)
 
(c) (d)
图2
另外铣削过程不能有中间停顿，否则由于切削力的变化也会产生刀痕。刀具切人过程一般需要采取较小的进给速度。为提高切削效率，切入时从一个切削层缓慢地进入另一个切削层，比切出后再突然切入要好，这样可以保证恒定的进给速度。其次，尽最保持一个稳定的切削参数，包括切削速度、进给量与切削深度的一致性。要尽量提高毛坯的成形精度，使各表面加工余量均匀。
2 数控铣削程序编制工艺分析实例
数控程序的编制是为了加工工件，而加工工件的目的是要保证工件的质量，使工件的外形和尺寸能达到图纸的要求。但数控程序编制的方法不同，将直接影响工件的加工质量。如图3所示零件，用如下三种编程方法，可得出不同的加工效果。
图3
方法一(用子程序编程)
此程序看上去简单，但加工时在曲线各周期的相交点A处却可见明显的刀痕。这是因为到M99指令时，数控系统要进行大量的计算、比较、判断、查找和转移等内部操作。此时，机床的进给发生停顿，切削力的突然波动而产生了刀痕。此时，若降低进给速度，刀痕依然会产生，但相对来说就减少了很多。而解决问题的根本方法在于直接编程或运用宏指令来编制程序：
方法二(直接编程)
方法三(用宏指令编程)
此时计算、判断所需的时！可很短，机床进给基本上没有停顿，A 处便不见刀痕，表面质量得以保证。但直接编程较烦琐，若图形更复杂些，编程无法正常进行，因此，通常采用宏编程来编制此类零件的程序，以保证加工质量。
3 结束语
数控程序编制时，无论是手工编程或自动编程，都要从实际加工考虑，要理论联系实际，除上述所说的工艺因素影响零件的加工质量外，编程时还应根据加工材料、刀具的选择、机床的刚性选择合适的切削参数，才能使加工出来的工件达到图纸的使用要求。(end)
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(9/22/2006) |
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