数控加工篇(1)

关键词 精加工；数控技术；译码

中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）113-0201-02

1 数控车床精加工程序的分析

数控机床的所有工作程序和工作内容全部是由其内部程序控制的，工件最终加工成什么标准也是有这些程序来决定的，即数控加工程序是数控机床的控制大脑。实际上数控机床加工产品水平，一部分是由机床本身精密系数决定，另一部分就是由其内部加工程序来控制的。数控车削加工操作要求输入程序尽可能简化，并一次输入程序、调试程序和对刀，确保加工过程中不需要对程序进行修改；数控车床加工操作程序通常情况下是根据零件轮廓来编写的，这种程序实际上就属于精加工程序，将其结合系统循环模块之后，即可完成多余余量的切除操作。数控加工特点决定着每一个数控加工程序中都包含有切削参数、刀锯运动类型、主轴转速和机床状态等相关信息，而且不同信息在程序中都有不同代码和格式相对应。在实际工业生产过程中，不同厂家生产出来的数控机床规格性能和结构等参数也不同，所以相应的输入其系统数控加工程序也不同。

数控加工程序可以看做是由多个程序段组成的，而每一个程序段就是整个程序的单位连续字节，由多个代码组成。每一个程序段所包含的内容不同，在数控加工过程中所承担的任务也不同。所谓程序段的格式，就是由哪些字母、数字或者符号，通过什么样的形式连接在一起。我们可以根据数控机床的型号以及所需要完成的任务来进行程序段的编写，并按照规定格式将单位程序段连接在一起。字地址程序段主要由语句号字、代码字以及程序段结束字符所组成，其中语句号字是数控系统识别成都段标号的重要标志，通常情况下程序段的起始符为N。

2 译码模块的处理过程

每一个数控加工任务确定之后，首先要进行的就是数控加工程序的编写，之后就是非常关键的插补运算处理。插补预处理的主要内容有译码、刀补计算以及加减速控制这三大块。译码模块在整个系统中的主要作用就是对数控加工程序进行插补变化，从而代码转换为系统可识别的数据及控制信息。

1）译码准则

译码模块的程序段译码和数据处理要按照一定的规定进行，且整个预处理过程必须遵循系统程序格式。

刀具上一段的终点即是下一段的起始点：数控加工过程是一个连续运动过程，刀具的运动轨迹是连续的，不能出现跳跃情况。因此在进行数控加工程序编写时，完全可以直接将刀具运动的终点作为接下来操作的起始点。

选择刀尖中心为控制对象：数控机床加工刀尖是CNC控制软件主要的控制对象，它被视为加工过程中的一个动点，任何几何形状的物体都需要经过刀尖的运动得以完成。因此数据加工程序就是控制这一点运动轨迹的程序。

按机床坐标系译码与计算：坐标系是数控机床加工工具的运动范围，每个机床自其制造完成之后，坐标系就已经固定了，因此数控加工程序的编写要遵循数控机床坐标系的规定和位置。

2）译码方法

编译方法：所谓编译方法即数控系统加工程序的预编译，根据不同加工任务编译出相对应的加工程序，实际加工时通过插补模块从系统中提取，用来控制加工工具的运动轨迹，从而实施加工操作。这种数控加工方法最大的优势就在于不需要在进行程序代码之间的转换，大大提高了数控加工效率。但其不足之处是需要占用系统较大的存储空间，而且对于加工零件较复杂的情况下，很容易影响系统的操作性能。

解释方法：该方法采用的是逐行译码、预处理和插补技术，在进行下一步加工程序之前，首先由解释程序对加工代码进行预处理后，再用来控制加工工具。这种数控加工方法使用起来较为简单，而且不需要系统提供较大的存储空间。但由于不同模块之间数据处理时顺序串行的，所以对解释程序的运行速度要求较高，必须要满足在不同程序段之间的来回转换。

3）数控加工程序的检错

数控加工程序的检错是译码过程的第一步，检错效果的好坏将直接影响着数控机床加工程序是否能够有效控制加工工具。检错就是对程序结构、词法以及语法进行检查，只有正确合法的程序段才能够进入系统。

（1）程序结构错误检查

数个程序段按照一定顺序连接后就组成了一个完整的数控程序，但单位程序段也可以看作是一个小型完整程序，其基本构造也是起止符、程序号、程序主体等。所以程序机构错误的检查，实质上就是对每一个程序段以及程序段之间联系进行检查。

（2）词法错误检查

词法也可以简单理解为语法，即数控程序语句的编写规则。数控加工程序词法检查主要设计不同功能代码字以及数字类型等，不同代码所对应的数据类型也不同。而且每一个数控加工程度中都不能出现未定义代码。

（3）出错处理

数控加工程序的编写难免会出现一些错误，正常情况下如果数控加工程序中有错误信息，系统会向用户进行提示，并将具体错误信息的出错原因和位置告知操作人员，以方便进行下一步的编辑修改。基本每一个数控系统都会预留一定空间存储区，用于保存错误信息。这里我们给出错误信息的结构定义：

#define ERROP_DATA_SIZE 50

Struct ERROR_DATA

{ Uint ErrorNo;

Uint Block_Num;

Char ErrorInfo[20];

Int ErrorType;

Char code[5];

}Error_Table[ERROR_DATA_SIZE];

（4）数据的整理和存放

数控加工程序整理过程可以简述为：首先从待加工程序中选择提取出需要加工的程序段，并对程序段进行编码，以明确其初始位置。按照字符串的形式将这些程序段存放至响应存储区，同时按照标准进行格式和词义检错。如经检查没有发现错误，即可将程序段进行分割，以字符串的形式将这些程序段存入指定存储区。

精加工数控技术是未来机械工业发展的重头戏，其涉及到很多学科领域。笔者目前的主要工作内容就是精加工数控技术的研究，虽然积累了一定的工作经验，但在理论基础上还有待提高。在今后的工作中，笔者将致力于精加工数控技术领域，以期能够在该领域做出一定成果。

参考文献

[1]关桂齐，杨松山，刘国良，陈士朋.我国数控技术发展的分析与研究[J].机械制造，2013，6:88-91.

[2]王燕.解析数控技术专业校内生产性实训基地建设实践[J].成功(教育)，2013，24:88.

[3]陈雅娟.机械数控技术的应用现状和发展趋势[J].科技与企业，2013，24:174.

数控加工篇(2)

[论文摘要]数控机床的加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处，但也有许多不同之处。为此，分析了数控车削的加工工艺。

一、数控车削加工工艺的内容

数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面：

（一）选择并确定零件的数控车削加工内容；（二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析；（三）工具、夹具的选择和调整设计；（四）工序、工步的设计；（五）加工轨迹的计算和优化；（六）数控车削加工程序的编写、校验与修改；（七）首件试加工与现场问题的处理；（八）编制数控加工工艺技术文件；总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。

二、数控车削加工工艺分析

工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。为了编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言及编程格式，还应熟练掌握工件加工工艺，确定合理的切削用量、正确地选用刀具和工件装夹方法。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细地进行数控车削加工工艺分析。其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在数控车床上的装夹方式；各表面的加工顺序、刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。

（一）零件图分析

零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。

1．尺寸标注方法分析

零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。

2．轮廓几何要素分析

在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何元素的给定条件是否充分。

3．精度和技术要求分析

对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许采取其他加工方式弥补时，应给后续工序留有余量；对图纸上有位置精度要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速度切削（注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速)。

（二）夹具和刀具的选择

1．工件的装夹与定位

数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面作定位基准；对于套类零件，则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外，还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择。

2．刀具选择

刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

（1）尖形车刀。以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。其刀尖由直线性的主、副切削刃构成，如外圆偏刀、端面车刀等。这类车刀加工零件时，零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到。

（2）圆弧形车刀。除可车削内外圆表面外，特别适宜于车削各种光滑连接的成型面。其特征为：构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或线轮廓误差很小的圆弧，该圆弧刃的每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。

（3）成型车刀。即所加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常用的成型车刀有小半径圆弧车刀、车槽刀和螺纹车刀等。为了减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化。数控车削加工中，应尽量采用机夹可转位式车刀。

（三）切削用量选择

数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S（或切削速度υ）及进给速度F（或进给量f）。

切削用量的选择原则，合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求，以及刀具的耐用度去选择，也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则是：粗车时，首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap；其次选择较大的进给量f；最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度υ。增大背吃刀量可减少走刀次数，提高加工效率，增大进给量有利于断屑。精车时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高加工效率，因此宜选用较小的背吃刀量和进给量，尽可能地提高加工速度。主轴转速S(r/min)可根据切削速度υ(mm/min)由公式S=υ1000／πD(D为工件或刀／具直径mm)计算得出，也可以查表或根据实践经验确定。

（四）划分工序及拟定加工顺序

1．工序划分的原则

在数控车床上加工零件，常用的工序的划分原则有两种。

（1）保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中，粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，则应将粗、精加工分开进行。

（2）提高生产效率原则。为减少换刀次数，节省换刀时间，提高生产效率，应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再换另一把刀来加工其他部位，同时应尽量减少空行程。

2．确定加工顺序

制定加工顺序一般遵循下列原则：

（1）先粗后精。按照粗车半精车精车的顺序进行，逐步提高加工精度。

（2）先近后远。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。此外，先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。

（3）内外交叉。对既有内表面又有外表面需加工的零件，应先进行内外表面的粗加工，后进行内外表面的精加工。

（4）基面先行。用作精基准的表面应优先加工出来，定位基准的表面越精确，装夹误差越小。

数控加工篇(3)

关键词：工艺分析加工方案进给路线控制尺寸

随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品

2确定零件车削加工方案

零件图纸工艺分析－确定装夹方案－确定工序方案－确定工步顺序－确定进给路线－确定所用刀具－确定切削参数－编写加工程序

2.1零件图纸工艺分析

该零件尺寸精度要求较高，有外圆锥面,外圆弧面,内锥,内槽，内螺纹等形面。精度上，外圆Φ48与Φ38等外径及长度方向尺寸精度较高。并且左圆锥面与右圆柱面具有同轴度要求，可见该零件结构复杂，适合数控加工。

2.2装夹方案

形位精度的要求确定了零件的装夹方案，从该零件可看出，需要经过多次掉头装夹才能达到要求。应先夹住左端面,除了直径Φ40的外锥及内螺纹内槽不需加工外,其它的需加工完毕。接着掉头夹住Φ38的外径加工剩余的部分。第二次装夹需以Φ38的外径及左端面定位，采用百分表找正，才能较好保证同轴度。还需注意，第二次装夹时该零件属薄壁件，易变形，夹紧力要适当。

2.3工序方案

分为四道工序，工序1，夹住零件右端，夹位为30长，加工Φ48、Φ38柱面、R40、R4圆弧、保证外径各个长度。工序2,加工Φ16、Φ30内圆柱,圆锥面、R2圆弧、保证内径各个长度。工序3,工掉头装夹Φ38×25柱面，控制总长,加工Φ40外锥面；工序4钻螺纹底孔,加工内槽。内螺纹。

2.4确定工步顺序、进给路线及刀具

确定进给路线的工作重点，主要在于确定粗加工及空行程的进给路线，因精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。

进给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切入、切出等非切削空行程。

在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的进给路线，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。

而刀具的选择也是数控加工中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。如下是对该零件工步顺序、刀具的选择。

①粗车外圆表面。刀具：90o外圆刀片,80o菱形刀片。Φ48、Φ30外圆、R40圆弧。

②半精车R4过渡圆弧。刀具：Φ6圆形刀。

③粗车内孔端部，刀具：三角形刀片。这道工步是为下一道工步服务，减少钻削加工变形。

④钻削内孔深部。刃具：Φ16钻头。

⑤粗车内锥面。刀具：55o菱形刀片。

⑥精车右端面。刀具：55o菱形刀片。

⑦精车内锥面。刀具：93o菱形刀片。

⑧精车外圆及圆弧面。刀具：93o外圆刀片,R3圆弧车刀。

⑨掉头装夹,粗、精车左端面,保证总长。刀具：55o菱形刀片。

⑩粗车Φ40外锥面。刀具：90o外圆刀片。

11粗、精螺纹底孔。刀具：93o菱形刀片。

12精车Φ40外锥面。刀具：93o外圆刀片。

13)车内螺纹退刀槽及车螺纹。刀具：90o内槽刀片及60o内螺纹刀片。

2.5确定切削用量

切削用量是衡量工作运动大小的数值，它的选择与保证工件质量和提高生产效率有密切的关系。切削用量主要包括切削速度、进给量和切削深度。切削用量大小决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削用量。如下是对该零件切削用量的选择。

①外圆柱面

粗车:S=600r/minF=80mm/minap=4mm

精车:S=1000r/minF=100mm/minap=1mm

②内圆柱面

粗车:S=600r/minF=60mm/minap=3mm

精车:S=1000r/minF=80mm/minap=1.5mm

③内槽S=600r/minF=50mm/minap=4mm

④内螺纹S=600r/min

2.6指令(GSK980T系统)选择

①准备功能指令GOOG01G71G73G75G76

②辅助功能指令M03M05M08M09M00M30

③刀具功能代码T

④主轴功能代码S

3控制尺寸精度的方法

数控加工中，经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。这时可采取以下常用的控制尺寸的方法。

①修改刀补值保证尺寸精度。由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用1号切断刀切槽时工件尺寸大了0.2mm，而001处刀补显示是X3.8，则可输入X3.6，减少1号刀补。

②修改程序控制尺寸。如用2号外圆刀加工完上图工件后，经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：φ48.06mm、φ38.03mm。这时，可以采用修改程序的方法进行补救，方法为把X48改为X47.93，X38改为X37.97，这样一来，这两处外圆能达到要求。

经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。

4结语

数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的加工工艺分析能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。

数控加工篇(4)

【关键词】 数控加工；加工工艺；设计

引言

随着科学技术的发展，先进的技术设备不断在机加工领域得到广泛的应用，推动着先进生产力的不断变革和更新特别是数控技术的应用起到了不可取代的作用。它为各复杂的加工技术和精度以及多样性提供了可能性。因此，从事数控专业者掌握数控技术的加工工艺设计过程，是做好切削加工的关键一步。下面就对设计过程的确定进行浅析和探讨。

1、数控机床加工与普通机床加工工艺的区别

数控机床加工工艺与普通机床加工工艺相比较，由于采凭数控机床加工具有加工工序少，所需专用工装数量少等特点克服了普通机床加工工艺方法的弱点。

1.1、从加工工序来看，数控加工的工序内容要比普通机床力工的工序内容复杂。

1.2、从编程来看，数控加工程序的编制要比普通机床编制艺规程项目多，而且复杂。

1.3、从工件装夹来看，采用数控加工的工件，工件在一次夹下就能完成撞、铣、铰、攻丝等多种加工，而普通机床则须要经过多次装夹才能实现各种加工。

因此，数控加工工艺具有复合性特点，它要求编程人员设计数控工艺方案、编制数控程序时必须做到“内容十分详具体，工艺设计严密、合理”。

2、零件数控加工的工艺设计原则

设计零件数控加工的工艺过程时应遵循以下原则：

2.1、工序最大限度集中、一次定位的原则

一般在数控机床上，特别是在加工中心上加工零件，工序可以最大限度集中，即零件在一次装夹中应尽可能完成本台数控机床所能加工的大部分或全部工序。数控加工倾向于工序集中，可以减少机床数量和工件装夹次数，减少不必要的定位误差，生产率高。对于同轴度要求很高的孔系加工，应在一次安装后，通过顺序连续换刀来完成该同轴孔系的全部加工，然后再加工其他坐标位置的孔，以消除重复定位误差的影响，提高孔系的同轴度。

2.2、先粗后精的原则

在进行数控加工时，根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，应遵循粗、精加工分开原则来划分工序，即先粗加工全部完成之后再进行半精加工、精加工。对于某一加工表面，应按粗加工――半精加工――精加工顺序完成。粗加工时应当在保证加工质量、刀具耐用度和机床――夹具――刀具――工件工艺系统的刚性所允许的条件下，充分发挥机床的性能和刀具切削性能，尽量采用较大的切削深度、较少的切削次数得到精加工前的各部余量尽可能均匀的加工状况，即粗加工时可快速切除大部分加工余量、尽可能减少走刀次数，缩短粗加工时间。精加工时主要保证零件加工的精度和表面质量，故通常精加工时零件的最终轮廓应由最后一刀连续精加工而成。为保证加工质量，一般情况下，精加工余量以留0.2～0.6mm为宜。粗、精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。3.先近后远、先面后孔的原则。按加工部位相对于对刀点的距离大小而言，在一般情况下，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。对于车削而言，先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。对于既有铣平面又有镗孔的零件的加工中，可按先铣平面后镗孔顺序进行。因为铣平面时切削力较大，零件易发生变形，先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，待其恢复变形后再镗孔，有利于保证孔的加工精度，其次，若先镗孔后铣平面，孔口就会产生毛刺、飞边，影响孔的装配。

3、数控加工之中如何进行将加工工艺设计

3.1、确定数控加工方案

首先确定零件上由数控加工的表面，通过对零件图样的分析，选择最适合、最需要的内容进行数控加工。其次选择合适的机床，选择机床时应综合考虑数控机床的规格：包括坐标轴行程和主轴电机功率等内容，并且要考虑数控机床的精度，应该根据零件关键部位的加工精度的要求选择数控机床的精度等级。

3.2、确定加工工序内容

定位基准的选择定位基准是加工中用来使工件在机床或夹具上定位的所依据的工件上的点、线、面。按工件上用作定位的表面状况把定位基准分为粗基准、精基准和辅助基准。粗基准选择原则为：以不加工表面作为粗基准、选择要求加工余量均匀的表面作为粗基准、选择余量小的表面作为粗基准、选择平整、光洁、尺寸足够大的表面作为粗基准并且粗基准尽量避免重复使用。精基准选择原则为：基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则和互为基准原则，并且要考虑到所选择的基准应能保证工件定位准确，装夹方便，夹具结构简单。

划分工序零件是由多个表面构成的，这些表面都有自己的精度要求，各表面之间也有相应的精度要求。为了达到零件精度要求，加工顺序安排应遵循一定的原则。先粗后精原则各加工表面的加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。基准面先加工原则在加工一开始，总是先把用作精加工基准的表面加工出来，因为定位基准的表面精确，装夹误差就小。先内后外原则对于精密套筒，其外圆与孔的同轴度要求较高，一般采用先孔后外圆的原则，既先以外圆作为定位基准加工孔，再以精度较高的孔作为定位基准加工外圆，这样可以保证外圆和孔之间具有较高的同轴度要求。

3.3、对刀点与换刀点的确定

对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。巧妙选择不仅可以节省加工过程的执行时间，还能减少不必要的刀具损耗和机床运动部件的磨损。在编程时无论是刀具相对工件移动还是工件相对刀具移动都是把工件看成静止，刀具在运动。通常把对刀点称为程序原点启可以设在被加工零件上，也可以设在与零件定位基准有固定尺寸关系的夹具上的某一位置。其选择原则应该以找正容易、编程方便、对刀误差小、加工时方便可靠。多刀加工的机床编程而设置的，因为换刀点位置要适当，太远时调刀空行程太长，生产效率低汰近则可能在刀具转位时使刀具和工件发生碰撞。

3.4、切削用量的确定

切削用量包括切削深度、主轴转速、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时一般以提高生产效率为主但应考虑经济性和加工成本岸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。具体数据应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验确定。

4、结语

现代数控加工与传统加工技术相比，无论在加工工艺，加工的自动控制，还是在加工设备与工装等诸多方面均有所不同。用数控机床加工零件比用普通机床加工零件更应重视加工之前的工艺分析。由于零件复杂多样，外形轮廓、毛坯材料、大小不尽相同，因此编程人员在拟定零件数控加工工艺时，应进行充分、全面的工艺分析，灵活、合理地设计工艺，向优质、高效、低耗的目标方向努力。

参考文献

[1]刘华.数控加工工艺标准化的研究[D].广州大学，2013.

数控加工篇(5)

关键词：弧齿锥齿轮 数控加工 建模 参数控制

中图分类号：TG61 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0024-02

1 弧齿锥齿轮的实体建模方法

目前，弧齿锥齿轮建模方法主要有数学建模和三维CAD/CAM软件建模两个途径，其特点和方法如下[1]：

1.1 数学建模方法

该方法的实质是根据齿轮的空间啮合原理以及刀具与被加工件的位置关系，推导出齿面方程。通过齿面方程计算出齿面上关键点参数，将所获得的参数导入到三维CAD/CAM软件中构建齿形和刀具的实体模型。这种方法对数学基础和齿轮啮合原理的掌握要求较高，还需要一定的编程技巧，如采用MATLAB等数学软件计算所需的参数，操作比较繁琐，运用起来也有一些难度，然而掌握了数学建模方法可以开发独立的应用软件，这样就可以脱离第三方建模软件对数控加工进行编程，要知道大型CAD造型软件价格十分昂贵。

1.2 三维CAD/CAM软件建模方法

这种方法是采用PTC Creo（旧版本为Pro/E）、UG NX、CATIA等三维CAD/CAM软件建模。但每一种软件的实体造型方法各异，大体上是在软件环境下进行实体建模。例如PTC Creo采用的建模是先设置若干基准面、基准轴线、基准点，创建分锥、根锥、基锥、顶锥、大小背锥母线。接着绘制大、小端基圆，通过辅助坐标系绘制大、小端齿廓渐开线。然后以根锥、分锥母线为参考，绘制齿坯曲线或投影曲面，通过旋转、混合扫描等特征操作，形成齿坯和1个齿廓。再通过阵列方式得到完整弧齿锥齿轮模型。在创建曲线的过程中，为特征尺寸和关系赋予参数，这样就成为弧齿锥齿轮的参数化模型。但模型精度取决于造型曲线的绘制方法，例如弧齿锥齿轮齿廓理论形状为球面渐开线，如果以背锥平面渐开线替代，或齿形大小端面采用球面渐开线而中间通过曲面缝合成形，虽然模型外观上看起来差不多，实际上存在着误差，而且在某些情况下会出现参数化失败或分析失败的后果。

2 弧齿锥齿轮的仿真分析与加工程序生成

仿真分析分为运动仿真和加工仿真，主要内容如下：

2.1 运动仿真

运动仿真主要是为了检查齿轮副的运动状态和干涉现象。这是因为软件在处理混合扫描过程中，齿廓的尺寸可能产生偏差，再加上造型时齿廓球面渐开线近似处理等方面的原因，所以齿轮副运动过程中就可能产生干涉现象。运动仿真可通过虚拟装配方式实现，几乎所有三维CAD/CAM软件都有这个功能。在装配环境下，建立两个方向垂直的基准轴线作为齿轮副的轴向中心线，再将两个齿轮导入装配环境，选择“销钉”约束，使齿轮可以绕基准轴旋转，而齿轮端面采用固定约束方式，并使齿轮副基锥顶点重合，还要定义主、从齿轮以及它们的转向、转速等参数。然后选择分析菜单-运动分析-运行（以PTC Creo 3.0为例），可观察运动状态和是否存在干涉。存在干涉时，则干涉区域显示红色。

2.2 加工仿真与加工程序生成

加工仿真是通过模拟加工过程，生成加工文件，或发现加工过程中的一些问题，以便对加工文件进行修改。通常，PTC Creo、UG NX等软件都能模拟数控加工，但功能更全面、更强大的数控加工软件却是VERICUT软件。VERICUT不仅能完成前述软件刀具轨迹仿真，还能仿真机床运动和进行碰撞干涉检查，仿真效果更接近实际加工[2]。对于弧齿锥齿轮数控加工仿真来说，Creo等软件在处理加工仿真时，仿真的刀具通过连续的“切削”而成齿面，但VERICUT根据展成坐标系进行更严密的计算，其仿真过程自然与实际加工过程更接近。VERICUT仿真过程包括：先定义加工机床、工件模型，可将Creo、UG、CATIA等软件建立的齿坯模型存为.stl等格式文件（其中弦高和角度控制可选小一些，这样曲面更圆滑），导入到VERICUT中适当修改后安装到夹具上。然后创建刀具、刀柄模型，并进行安装和保存文件。接下来就可以进行数控加工仿真了。通过局部综合法和TCA程序确定最优加工参数。再利用传统机床和数控机床的等效转换关系，得到各数控坐标轴的瞬时坐标位置。根据各坐标轴瞬时坐标值编制数控加工主程序和子程序。再将这些加工程序（NC）加载到VERICUT项目中进行验证。如果完全正确就可用于实际数控机床加工。也可以将Creo、UG等软件生成的NC程序导入到VERICUT机床模型中检测碰撞、过切、干涉等项目。

3 弧齿锥齿轮的建模与数控加工实例

3.1 齿轮概况

小齿轮=15，左旋，内径=16，孔长=19，节圆直径=38.1。大齿轮=45，右旋，内径=27，孔长=29，节圆直径=114.3。模数=2.5；压力角=20°；螺旋角=35°；齿宽=17.5；轴交角=90°；齿顶隙=0.25。

3.2 齿轮建模

采用PTC Creo 3.0建模。第一步，设置齿轮参数名称及定义重要参数之间的关系。第二步，建立相应的基准坐标系、基准面、基准轴、基准点等。第三步，草绘形成齿面的各种线段，如分锥、基锥、根锥、顶锥弧线，基圆曲线，齿廓渐开线等。第四步，利用齿坯曲线，通过旋转360°形成齿坯实体。第五步，采用拉伸命令得到内孔或键槽。第六步，选择齿廓上相关曲线，如球面渐开线、齿根与齿顶齿形曲线，利用边界混合功能构建齿槽齿面片体，再加上齿槽根部的片体，将片体合并为齿槽曲面。第七步，选择构造的曲面，利用实体化切割命令，在齿坯上切割出1个齿槽。注意切割时曲面边界必须超出齿坯实体。另外也可不用切割，而是创建齿槽实体，这就需要在齿槽端面、顶面也创建曲面，围合成封闭的的腔面，再在装配环境下利用布尔减命令切出齿槽（零件模式下无法像UG等软件进行布尔运算）。第八步，对齿槽或齿槽实体进行阵列操作，旋转角为，阵列个数为，得到完整齿形实体。大小齿轮模型图1所示。

3.3 运动仿真

运动仿真操作见2.1节，得到图2所示效果。由于没创建齿轮轴，齿轮装配定位是通过骨架文件来完成的。在装配环境下，先创建骨架模型，再在骨架上建立2个“轴”，然后把两个齿轮分别安装到骨架模型的“轴”上。在运动分析时，小齿轮设为主动轮，大齿轮设为从动轮，同时选择它们的分度圆直径。在应用程序菜单下选择机构，定义伺服电机及齿轮的转动方向，然后进入分析菜单进行运动分析，情况如2.1节，不再重复。

3.4 加工仿真

在PTC Creo环境下进行加工仿真，先新建1个制造模型，通过组装参考模型方式加入齿轮元件，再加入圆柱形毛坯工件，自动定义工件尺寸。然后设置工作中心，选择5轴铣削工作中心，设置刀具参数以及工作中心主轴转速、进给量等参数。夹具默认。然后设置NC序列，并进行加工仿真。采用先粗后精，先铣削平面再铣削曲面齿廓的方法。演示仿真加工后，创建CL文件，再经后处理器生成NC代码。最后导入VERICUT中验证机床碰撞、过切等，没有问题再在实际数控机床上加工。

4 结语

弧齿锥齿轮的数控加工实际上解决的主要问题是加工精度和加工效率的问题，这就需要在建模环节采用合理的方法，应用参数化精确建模方法可以确保模型的精度，然后再通过仿真环节避免问题，减少加工风险，从而缩短加工周期，降低加工成本，提高生产效率。

参考文献

[1]王模华林.基于Pro/E的弧齿锥齿轮参数化精确建模[J].武汉理工大学学报，2010（10）：99-103.

[2]孙银生，徐增军.基于VERICUT的弧齿锥齿轮数控加工仿真[J].煤矿机械，2010（09）：117-119.

数控加工篇(6)

1影响因素分析

从我国机械数控加工现状来看，虽然它经过了多年的发展已经初具规模，但是，在加工效率和加工水平上仍然存在一些问题，具体来说主要表现为以下3个方面。

1.1人为因素现阶段，虽然我国机械数控加工已经实现了数字化和机械化，不仅有效控制了操作人员的数量，而且对操作人员的依赖性已没有以往那么强了。但是，就对机械数控加工操作人员的素质要求而言，他们必须掌握更多的专业知识，具备更强的实践操作能力。由此可知，当前比较严重的问题是操作人员的技术水平不达标，在相关操作中很容易出现失误，阻碍机械数控加工的顺利进行，而且机械数控加工机床的检修或养护方面存在的不足也会在很大程度上影响工作效率。此外，从管理人员的角度来看，具体的机械数控加工工序和相关操作流程安排上存在问题也会影响机械数控的加工效率。

1.2硬件因素硬件因素主要是指在机械数控加工过程中使用的有问题的机床刀具会影响机械加工最终的加工效率和效果。这种情况是比较常见的，其对加工精度的影响也是很明显的。在机械数控加工过程中，不同类型的加工对象对机床刀具的要求是不同的，所以，应该选择合适的机床刀具，这样才能够保障其加工效率和精度。但是，当前很多企业在加工时很少考虑刀具的选择，仅在成本最优的基础上选择了比较廉价的刀具。这样做，很有可能会给机械数控加工带来一定的麻烦，影响其加工效率。

1.3软件因素软件因素主要是指在机械数控加工过程中编写的一些程序不合理会对机械数控加工过程造成不良的影响。程序的编写对机械数控加工来说是至关重要的，具体的加工过程是由这一程序展开的，这也是机械数控加工最核心的一个方面。因此，如果在编写程序的过程中出现问题，就会影响其加工的有序性，进而影响最终的加工效率。

2提高机械数控加工效率的有效措施

2.1完善管理制度在机械数控加工过程中，管理是比较关键的，恰当、有效的管理能够在一定程度上提升其加工的有序性，进而保障加工效率，而管理水平的提高又必须依赖相关的管理制度。针对当前工作中存在的管理问题，要重点做好以下3个方面的工作：①优化管理具体的加工路线，制订合理的加工流程，利用计算机集中管理，从而提升其管理效率。在此过程中，对相关人员和物资的管理必须要恰当。②重点加强对机械数控加工机床的保养和检修管理，这是提升其加工水平的有力措施。只有保证机械数控加工机床处于最佳状态，才能够避免一些故障的发生，进而保证工件整体的加工效率。③采取效率激励机制，多劳多得，合理调控工时。

2.2合理排兵布阵合理排兵布阵主要包括以下3点：①空间规划。对于新建厂区，要统筹规划，合理安排数控机床的位置，比如2台机床面对面定置或3台机床成“品”字形定置，使一个操作人员能够看管两三台机床。这样做，不仅能够提高工作效率，还能够降低人员成本。②调度得当。根据公司的计划进度合理安排生产任务，实现均衡生产。③时间规划。根据实际情况实行两班制等。

2.3选择合适的机床刀具由机床刀具对机械数控加工效率的影响可知，合理选择切削刀具是提高机械数控机床加工效率的重要方法之一。从我国机械数控加工机床刀具的整体发展情况来看，越来越多新产品的出现提高了其应用水平，也满足了各类机械数控加工的要求，但是，不同的加工方式对机床刀具的要求不同，所以，在工作中，要具体问题具体分析，针对不同的加工对象选择最佳的机床刀具。一般来说，对于精度要求比较高的加工对象，常会选择硬质合金钢作为机床刀具材料进行加工作业。在工作中，要想延长刀具的使用寿命，粗加工时要尽可能使用可以二次刃磨的、相对廉价的刀具。

2.4加大对人员的培训和指导力度鉴于人员对机械数控加工的影响，在日后的相关控制工作中，应该加大对相关人员的培训力度。根据人员职能的不同，培训工作可从以下3方面入手：①对机械数控加工操作人员来说，必须要加大对其实践操作能力的培训力度，提高其操作水平；②对机械数控加工中的编程人员来说，应加强其对机械数控加工的了解，并且在此基础上提高他们的编程能力和水平，确保编程的有效性；③管理人员在工作中要精益求精，更好地把控整个机械数控加工过程。

3结束语

数控加工篇(7)

关键词：数控加工技术；对策；效率

我国数控加工技术在快速发展的过程中，各种机械工业生产过开始重视数据技术对于企业生产的重要作用。因此，提升相应技术极为重要。只有我们不断的提高机械数控加工技术水平，才能更好的保证企业的生产水平，从而保证企业的经济效益。通过对机械数控加工技术出现的问题进行分析，找到问题的所在，提出相应的解决对策，进一步提高机械数控加工技术水平。

1数控加工技术概述

对于数控加工技术也就是使用数字化控制来实现更高的生产效益，同时更好的提高机械使用的效率，数控加工技术就是对产品进行机械加工的时候，运用数字化对机械进行控制，加强机械加工的质量。数控加工技术具有这些优点的同时还存在很多的问题，需要及时的做出改进。人们在使用数控加工技术的时候存在很大的效益，在对一些相对较为复杂的工程进行加工的时候，可以更好的保证产品的加工精度，实用性相对较强，对于数控技术加工的产品的准确性较高，产品的质量较好，使用性能也相对稳定，可以很大程度上节约人力物力，也使经济增长获得较好发展，决定了企业在生产中的竞争力，对制造业也有十分重要的影响。在对机械数控技术进行深入研究的过程中，数控技术都是通过计算机网络技术来实现的，对于数控机床的控制和检查都是通过计算机进行准确的处理，在对计算机进行数控加工中起到了决定性作用，随着计算机不断的发展，也就带动了数控技术的改革，在进入微电子时代很大程度上促进了数控技术的发展。这也就表示对于机械数控加工技术理论上可以得到更好的改进和提高，这就需要我们对机械数控加工技术不断的进行完善，进一步提高数控加工技术的工作效率，不断的跟上时代的进步，提高企业生产效益。机械数控加工技术具有较强的灵活性和便捷性，同时数控技术主要就是以计算机和信息技术的运用作为中心，不断的更新数控技术的新工艺，机械数控加工技术和信息技术也会随着社会的发展不断的提高，数控技术在设备加工、运行程序、管理维护等方面也需要不断的进行改进。在微电子投入使用的同时，对于机械数控加工技术来说，不仅仅可以提高工作的效率和质量，还要完善机械数控加工的工作模式，增强机械数控加工的稳定性。数控加工技术需要不断的提高，更好的促进我国企业的生产，促进我国经济的发展。

2影响机械数控加工效率的因素

2.1程序编写

机械数控技术在实际的操作过程主要就是依靠计算机程序编写来完成，在对程序编写的过程也就决定了数控机床的生产效率，因此在对数控机床程序编写上进行优化，也就可以更好的提高机械的生产效率，其中对于这些优势主要通过以下方面体现：首先，对数控技术程序进行优化可以更好的保证机床的使用功能，实现机床使用的效益最大化；其次，对于程序优化工作，可以更好的保证机床的操作顺利完成，节约大量的时间，提高数控机床的工作效率；最后，优化程序可以有效的避免机床在空刀时候的运行几率。通过上面的三点可以看出，优化机床程序编写可以更好的保证数控机床的工作效率。

2.2操刀路线

数控机床的操刀路线是机械数控技工技术的重要环节，对于操刀的准确性可以有效的提高工作效率，在机械进行大规模的加工的时候，对于数控机床都会进行规范化的处理，根据实际的生产需求，对机械的操刀路线进行合理安排，对操刀位置进行有效的确定，更好的缩短换刀的时间，也可以更好的保证设备的损耗，也能整体提高工作效率，在一定程度上节约企业的生产成本。

2.3机床使用安排

机械数控加工技术在企业中运用十分的广泛，企业在对数控机床加工技术运用的过程中，由于受到环境的影响，设备本身存在很多的问题，在这样的条件下，企业在实际生产中就会造成严重的影响，同时需要对磨损程度不同的机床进行合理的分配，同时对于不同加工设备的选择采用更加合适的机床进行加工，在企业生产中不能一味的追求速度，在对一些初步加工的零件可以采用一些精度不高的机床进行加工，对于这样的操作虽然可以暂时提升效率，但设备在生产时，难免会有一定磨损。因此为提升技术水平，需要完善设备的运行状态，要对设备检修、做好日常维护才能有效提升机械数据加工生产品质。

3提高机械数控加工水平的几点对策

3.1编程人员的培养

在对数控机床加工中编程人员也起到十分重要的作用，因此对于编程人员的专业水平也有很高的要求，编程人员的知识强弱关系着程序质量，如果可优化数据技术编号，要对有关人员培养，提升他们的专业技术，让数控加工方式可以达到最佳的生产方式，有效提升机床加工技术、生产质量。企业人才培养是企业发展的基础，只有提升人才质量才可确保企业发展，并获得更多、更好地经济效益，更有利于本身资产的积累，对企业发展极为有帮助。

3.2科学选择机床刀具

在机床加工中切削刀是机床加工中的重要工具，对整体的加工质量和工作效率都有十分重要的影响，对采用的刀具材料和加工平均有影响。如在采用刀具耐磨性上，高度钢刀比不上硬质合金刀具。在实际运用中，生产的质量也会受到影响，企业在经济允许的情况下，通过提升刀具性能，可有效提升机械数控的加工技术水平。另外，在对不同的产品生产中，采用的加工方式不同，因此在选择刀具的时候也存在差异，并不是所有的数控加工机床都可以采用不同的刀具，例如，生产中使用的刀具有球头形的，很多切削刀都是运用这种模式进行，在采用这种专业的刀具时才能更好的保证切削的效果。因此，在数控机床加工中，对不同形式的加工技术需要采用不同的加工工具，才能更好的保证生产效益。

3.3数控设备的科学管理

在对数控设备加工中，需要更好的管理数控设备，对设备进行定期的维护，数控设备与其他的设备不同，所以在管理方法上也要采用不同的处理方法，很多的制造企业都是运用计算机进行集中的管理，通过计算机技术将设备信息进行综合性的处理，通过信息的共享实现技术的交流，有效的保证设备的正常操作，减少使用之前的准备工作，对路线进行及时的优化，提高生产效益。

4结束语

现代化工业在不断发展，数字化信息技术，也要和时代同步，将数控技术可以更好运用，以此提升工业生产的能力。国家相关部门更是要重视有关技术的研究、开发，提出新技术，并拟定符合我们国家实际情况的优化办法，切实提升机械的数控加工技术。

作者:刘改梅 单位:中航飞机股份有限公司西安飞机分公司

参考文献:

[1]贾殿涛，孙玉华.要重视以人为本的机床数控化改造[J].装备机械，2013（02）.