数控加工程序编制的流程 - 希望斑竹加分！

只看该作者 · 发表于 2005-3-17 20:31:34

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      数控工艺方案是程序编制的前提，也是编制程序的工艺依据,所以在编制加工程序之前首先要编好工艺方案。数控加工实践表明：工艺考虑不周是影响数控加工程序质量、进而影响生产效率的重要因素。

航空产品有很多类型，典型的零件有：梁、框、接头、壁板等。其他类型的零件都可以参考这几类零件的特点安排加工。不同的零件类型具有不同的工艺特点，而不同的工艺特点决定了不同的编程方法。影响编程的主要因素有：
1．加工方案的制定和细化了的加工流程；
2．产品的检验方式和依据以及公差带的分布；
3．工装夹具的结构形式；
4．刀具的选择和切削参数。

一．数控工艺方案
    数控加工工艺方案制订的步骤必须详细到每一个走刀过程和每一个操作的细节，也就是，安排给操作工人完成的工艺与操作内容都必须由编程人员在程序中预先确定。凡是用数控加工的零件，不论简单、重要与否，都要有完整的加工程序，因而都要制订详细的工艺方案

二．工序划分与机床选用
    数控加工受制于机床的功能。工序的划分是以在同一台机床上完成的工作为基础来划分的。飞机结构件通常都具有一部分需要多坐标加工的内容，为了合理利用机床，在工序的划分是上首先要考虑三、四、五坐标机床的选择，以此来确定工序的划分。划分工序时应注意以下要点：

l.工序集中原则
    根据零件加工表面形状与所用数控机床的功能，应尽可能集中多种加工内容（特别是加工中心机床）在一次装夹中完成，以减少工序。对于大型零件更应尽可能在一次装夹中完成全部或主要麦面的加工，以减少工序间的周转。

2.加工部位的工序划分
    一个零件的数控加工部位按集中工序的原则，一般而言，只要数控机床选择适当，可在一次装夹中完成。但在下列情况可划分成几个数控加工工序：
    ①车间现有数控机床的功能下能满足一个零件的全部加工部位；批量特大时，则可根据实际情况分散在几台数控机床上加工。
    ②当粗加工的热变形或力变形较大而影响零件精度时，则只能将粗、精加工分开。
    ③如程序过长（如大型曲面），不仅容易出错，而且有可能超过系统内存客量，或在一个加工面的中途刀具磨损失效，此时应按刀具或加工表面划分工序。

3. 机床的选用
    在上述工序确定的过程中，就应考虑加工设备的选用问题。根据零件的表面加工方法、精度与粗糙度、工件形状与尺寸、需要机床的坐标轴数等要求，并考虑现有数控机床条件与负荷、加工成本等因素正确选用机床。
  （1）三坐标联动加工
   X、Y、Z三轴联动的机床刚性好、操作简单。因此可以完成大量的加工。对于一般的自由曲面，可以采用球头刀行切加工。
  （2）四坐标加工
   梁类、长桁类零件是四坐标加工的典型零件。这类零件侧面是较为平直的直纹扭曲面。若在三坐标联动的机床上用球头铣刀按行切法加工，不但生产效率低，而且粗糙度大。为此，采用圆柱铣刀周边切削，并用四坐标铣床加工。即除三个直角坐标运动外，为保怔刀具与工件曲面在全长始终贴合，刀具还应作一个摆角联动。
  （3）五坐标加工
框类零件是五坐标加工的典型零件。加工中不仅要保证刀具的轴线与零件外形的母线相一致,还要保证铣刀端面中心始终位于编程值位置，所以需要Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ(或A、C或B、C)五坐标加工。

三、工序设计
当工序划分以后，即可对每个工序进行详细设计。工序设计是保证加工质量与生产效率的关键，是编写加工程序的工艺依据。数控加工的工序设计是指一个零件在一次装夹中连续自动加工直至加工结束那部分的工艺内容。它包括零件的装夹方法与夹具选用、刀具选择与工步划分及其走刀路线、切削用量选择等内客。
１．零件的装夹与夹具
① 数控机床是按程序自动加工的，刀具与零件在机床的空间总是处于一个确定的位置，因此总的要求是：每一个零件在夹具上的装夹必须精确定位，压紧位置合理，确保刀具的运动空间，避免刀具组件与夹具碰撞。这对卧式加工中心加工尤应注意。
⑤ 对批量较大的中、小零件，也可在夹具上装夹几个相同的零件或相似的零件加工。但在夹具上应具有与每个零件相应的精密定位元件与对刀元件，分别对每个零件进行加工。也可共用一个对刀元件，但各个零件间的位置要求一致，可用每一把刀分别对所有零件的相同表面加工完后，再换刀加工另一个相同表面。
２．工步与走刀路线
根据前述工序划分阶段所确定的某一道数控加工工序，进一步确定该工序的工步、工步顺序及每把刀具的走刀路线，亦即根据该工序加工表面与毛坯的形状、尺寸以及粗、精加工要求，确定哪些表面用何种刀具加工，从而确定所需的工步；再根据一般工艺原则（如先粗后精、先主后次、先面后孔）确定工步顺序；然后确定每把刀相对于工件的运动轨迹与方向（包括大余量切除的走刀次数与工作行程、空行程）及其切削参数。
对于孔加工的工步，由于数控机床是自动加工的，不同于普通加工中人的参与，所以应注意刀具切人时的导向，如实心孔加工前的钻中心孔、攻螺纹前倒角工步。对有同轴度要求长距离的孔加工，除应将扩孔、铰孔改用镗孔外，还应采用调头镗方法。这是由于卧式加工中心不具备普通镗床的尾架，但有定位精度高的回转工作台。确定走刀路线应考虑确保加工质量、尽可能缩短走刀路线、程序段数要少及 ”少换刀”等原则。
l）寻求最短走刀路线与最佳进给方式主要是大余量切除的走刀次数要少，每一次走刀应切除尽可能多的加工内容．尽量减少或缩短空行程等。
2）内、外圆与曲面的铣削应考虑切人和切出的延伸程序，确保平滑过度，避免法向或Ｚ向切入由于弹性变形而引起刀痕。
3）在确定走刀路线时应符合“少换刀”原则。即在一次换刀后尽可能完成一个零件上所有相同表面的加工。以减少空行程与辅助时间。对加工中心机床而言，更应避免在同一个零件的加工过程中重复换用同一把刀具，因其换刀动作速度快，对机构特别是主轴定位孔的寿命不利，且换刀的时间较长，因此，加工中心机床的加工往往是按所用刀具划分程序块的。
3．刀具与切削用量的选用
（l）数控加工对刀具的要求
  先进的数控机床必须有先进的刀具与之相适应，才能充分发挥数控机床的效能。数控加工是按预先编制的程序指令进行的，在加工中所使用的刀具类型、形状和尺寸等。都必须编人加工程序。如果在数控加工中刀具出现了某些与程序规定不一致的情况，操作者只能对有限的参数（如刀具的半径和刀具的伸出长度等）进行修正。因此，数控机床所用刀具的标准化和系列化、编程前刀具的选用以及加工前刀具的预凋整等都显得尤为重要。数控机床能否发挥其最大效益，数控加工用刀具的正确选择和使用成为非常重耍的因素。数控加工对刀具有着更高、更严格的要求。
（２）数控加工刀具的应用
1）广泛采用机夹可转位刀具。可转位刀具即不重磨刀具。它具有多个刀尖位置尺寸一致的切削刃，可减少换刀和对刀，特别适合于数控加工。
２）尽量采用高效刀具和先进刀具。曲面加工，铣刀为镶硬质合金与可转位刀片的球头铣刀。球头铣刀适用于加工曲率较小的曲面加工。鼓形铣刀，多用于铣削飞机变斜角面零件。变斜角面零件若用圆柱铣刀加工，则需四、五坐标加工。鼓形铣刀与圆球头刀相比，其残留高度较小，生产效率也高。

四．数控加工程序编制
当上述工艺准备工作完成之后，就进入了编程的阶段。在这个阶段，要根据已经制定好了的工艺方案实施编程工作。在这一部分主要讲一讲如何确立加工坐标系的问题。
    如同“数控工艺方案是程序编制的前提，也是编制程序的工艺依据”一样，数控工艺方案同样是建立程序编制坐标系的前提，编程只不过是一个具体的实施过程。前面已经讲到工艺方案要细化到一个工步、细化到每一个走刀，为此坐标系的确立是必然的一个步骤。以下讲几点注意的问题：

1．坐标系尽可能与设计基准重合或保持稳定的关系（明确、不变）；
2．单件、单面加工的零件要保持一个坐标系；
3．单件、双面或多面加工的零件各坐标系之间要保持可靠的关系，用于相互转换；
4．成组加工的零件可建立多个坐标系，但是加工结束后要返回基础坐标系；
5．当为了某种需要而必须建立新的坐标系时(如为了加工某一组孔)，在这种情况下一定要加以详细的说明，以免混淆；
6．要考虑到和检测基准的统一。不管是模拟量还是数字量，它都有一个基准。对于以模拟量数据的传递方式，应该考虑它的基准，如工艺孔中的一个。对于以数字量数据的传递方式，应该考虑选择的基准应与测量基准一致；
7．要考虑到工艺系统的误差。操作时总要通过实物上的孔和面来建立坐标系。所以应该考虑所选择的孔和面的可操作性。如孔的位置、精度、方便与否。用不在与坐标轴平行的直线上的两个孔找正就有一定困难，误差增大。实际平面与理论平面也存在制造的误差以及变形等等。
8．最后还要考虑坐标系的可再现性。坐标系应能在零件的成品阶段还能够再现，如果采用了工艺耳片等方法建立的坐标系，到成品阶段就没有了。这有时是无法避免的，但总不是好的方法。