数控编程加工综合实训

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数控机床的加工与编程 篇7

零件在进行数控铣削加工时, 由于加工过程的自动化, 实用余量的大小, 如何装夹等问题在选用毛坯时就要仔细考虑好, 否则, 如果毛坯不适合数控铣削, 加工将很难进行下去。根据分析零件图得到, 所选毛坯尺寸为:100mm×100mm×25mm。

该零件由正方形底座、凸台、腰形槽、圆孔组成, 有尺寸精度要求, 尺寸公差为0.03, 无表面粗糙度要求, 但有制造公差, 公差值有0.03、0.04、0.06, 尺寸标注完整。

从图示结构来看, 该零件包括了凸台、平面、凹槽、打孔等加工。有较严格的尺寸精度和行为公差等要求, 适合数控铣床铣削加工。尺寸标注完整, 轮廓描述清楚。零件的材料为45刚, 该材料具有较高的强度和较好的韧性、塑性, 零件生产类型为单件小批量。

二、机床的选择原则

根据图形结构有圆弧、腰形槽、凸台、深孔等型面, 加工内容较为复杂, 为了避免重复定位带来的误差, 减少手工换刀操作, 故用数控铣床来完成此次加工任务, 数控铣床的特点:一是零件加工的适应性强, 能加工零件轮廓形状非常复杂或难以控制尺寸的零件。二是能加工普通机床不易加工的零件。三是能在一次装夹定位后, 进行多道工序加工。四是加工精度高、加工质量稳定可靠。五是生产自动化程度和效率较高。六是对刀具的要求较高, 具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。

三、加工顺序方案的制定

一是用立铣刀铣凸台;二是用立铣刀铣轮廓;三是铣两个腰形凹槽;四是用转头钻孔;五是用立铣刀扩孔;六是用铰刀铰孔。

四、定位及装卡

数控机床上由程序控制刀具的运动, 不需要利用夹具限制刀具的位置, 即不需要夹具的对刀和导向功能, 所以数控机床所用夹具只要求具有工件的定位和夹紧功能, 其所用夹具的结构一般比较简单。

通过对零件图的分析, 采用传统装夹即能满足条件。

五、刀具的选择

加工铣凸台, 刀具号T01, Φ12mm立铣刀, 主轴转速800 (r/min) , 进给速度200 (mm/min) , 背吃刀量8 (mm) 。

加工铣轮廓, 刀具号T01, Φ12mm立铣刀, 主轴转速800 (r/min) , 进给速度200 (mm/min) , 背吃刀量8 (mm) 。

加工铣腰形凹槽, 刀具号T01, Φ12mm立铣刀, 主轴转速800 (r/min) , 进给速度200 (mm/min) , 背吃刀量8 (mm) 。

钻孔, 刀具号T02, Φ8mm钻头, 主轴转速600 (r/min) , 进给速度50 (mm/min) 。

扩孔, 刀具号T03, Φ10mm立铣刀, 主轴转速600 (r/min) , 进给速度150 (mm/min) , 背吃刀量6 (mm) 。

绞孔, 刀具号T04, Φ12mm铰刀, 主轴转速200 (r/min) , 进给速度60。

六、程序单

现以加工外轮廓为例, 编写加工程序如下:

摘要：随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈, 数控加工技术在机械及相关行业领域发挥着重要的作用。数控机床加工对零件结构工艺性分析、基准的选择、刀具的选择、工艺路线的确定、程序的编制等均有较高的要求。在制定零件加工工艺过程中, 需要注意的是零件的结构特点、精度等技术要求, 选用合理的加工工艺。用G代码编制该零件的数控加工程序, 其中零件工艺规程的分析是此次课程的重点和难点。

数控编程加工综合实训 篇8

【关键词】数控加工 工艺分析 加工方案

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）06B-0084-03

随着我国制造业快速发展，数控机床已经普遍装配到各生产一线。它具有适应性强、加工精度高、尺寸一致性好、生产效率高、容易实现复杂形状及曲面零件的加工、有利于生产管理的现代化等优点。在数控车床的零件加工中，加工工艺分析、零件的加工顺序和程序编辑是影响加工质量和加工效率的关键因素。不管是手工编程还是软件编程，在编辑程序前都需要对零件图进行加工工艺的分析、拟定加工顺序和装夹方案、合理选用刀具和车削参数，处理好零件的加工工艺问题（如装夹位置、加工路线等）。这样才能有效地提高数控机床的利用率，改善零件加工质量。

对于数控、模具等机械类专业的学生来讲，毕业后大多将从事数控加工、模具制造、机械制造等行业。所以学好数控技术对以后从事机械加工相关的工作有着重要的意义。

一、数控编程的方法

数控机床编程常用到的有两种方法：第一种是手工编程；第二种是使用编程软件编程。这两种程序的编辑方法都有各自优点和缺点，加工范围也有所不同。手工编辑的程序比较简单精炼、容易读懂、程序修改方便，相对简单的零件就比较适合用手工编程，遇到相对复杂的曲面零件，手工编程就难以编程了。软件自动编程是指使用计算机编程软件来编制数控加工程序，软件编程具有效率高、不易出错、操作可靠安全的特点，对于复杂的曲面零件加工程序也能较容易编写，缺点是软件编程编写的程序比较长、不够简短，另外，由于受到软件本身的限制，有些情况下走刀路径不是很合理，加工时间比较长。所以，不同的零件加工编序要选择合适的编程方式。

二、零件加工工艺分析

以下面的零件加工为例，对零件加工工艺进行分析。

（一）零件图

见图1-1

（二）工艺性分析

如图1-1所示，工件的加工形面较多，有圆柱、圆弧、外槽、外螺纹、倒角等。加工时，要考虑工件的变形及调头后工件的找正等问题。由于工件左端有外槽和螺纹，加工时要考虑到它比右端受力大，但左端Φ40mm外圆长度尺寸较长，可用作加工右端的夹位。故先加工左端，然后夹左端Φ40mm外圆，来加工右端锥面及圆弧等。这样，就可以避免工件调头加工时由于夹紧力不够大而容易导致掉落的现象发生。

（三）数值处理

除圆锥小端直径外，其他编程基点已知。圆锥小直径由以下公式可求：

（D-d）/L=C

式中，D——大端直径（mm）

d——小端直径（mm）

L——圆锥长度（mm）

C——锥度比

圆锥小径计算：

（30-d）/25=0.2

（30-d）=25×0.2

30-d=5

d=30-5

d=25

经计算得知，圆锥小径为 25 mm。

（四）毛坯选择

材料：45#圆钢

尺寸：Φ55 mm×120 mm

（五）零件的装夹方案

在制订加工工艺规程时，很关键的一点是要选择正确的零件的定位基准。定位基准不仅会直接影响到零件的位置精度，而且还会对零件各个外圆的加工顺序产生影响，因此，要想更好地保证零件的加工精度就要选择合理的定位基准。这样做不但能简化零件的加工工序，而且也会提高零件的加工生产效率。

该零件的装夹夹具可用三爪自定心卡盘，三个卡爪可以同步运动且能自动定心，对于装夹要求不高的工件加工来说，可以不用找正。三爪自定心卡盘装夹容易装夹工件，装夹速度快，但相比四爪卡盘来说，它夹紧力小，不适合装复杂形状的零件。在调头装夹时，要用磁性表座对工件进行找正，并加垫铜皮，以防夹伤已经加工好的零件表面，详见表2-1。

（六）工件零点选择

工件零点设定在工件右端面中心处，详见表2-1。

（七）确定加工方案

加工高精度的零件，一般分为粗车加工、半精车加工和精车加工的精度控制方式。第一步先夹持毛坯35 mm处车左端轮廓，车 Φ52 mm的外轮廓长度，车至 75 mm，车 Φ40 mm、Φ30 mm、切退刀槽和外圆槽、车M 30×2 的螺纹。第二步调头找正车圆锥面、Φ30 mm的外轮廓、R4 的圆弧。

该典型轴加工顺序如表2-1零件加工工艺简卡所示：

三、刀具、车削用量的选用

（一）数控刀具的选用

数控车刀的选用和车削用量的参数设定是数控车加工工艺中的重要内容，两者会影响产品的生产效率和零件的加工质量，所以要考虑：（1）车刀要能方便安装和调整；（2）要有较高的刚性、高的耐用度和可靠性；（3）要有较高的自动换刀及重复定位精度。在满足加工要求的前提下，应尽量少垫垫刀片，且车刀长度要尽量短，以提高车刀的刚性。

（二）车削用量的选用

数控车床的切削用量选用原则为，（1）粗车切削要以提高产品的生产效率为主，一般尽量取较大的吃刀量；（2）半精车切削和精车切削时，应根据粗车加工后的加工余量来确定吃刀量。实际加工参数可以查看所用机床的说明书和切削用量手册来确定，同时也要根据加工经验来定。

1.车削的吃刀深度 t 。在数控车床、工件装夹和车刀刚度的允许下，t 可以跟加工余量相同，这样能有效地提高生产效率。

2.进给速度v（mm/r）。进给速度的提高能提高产品生产效率，一般地，粗车为（0.2-0.5）mm/r，精车为（0.05-0.1）mm/r。

3.主轴转速 n（r/min）。一般地，粗车为（600-1000）r/min，精车为（1200-15000）r/min。

四、工艺文件

（一）零件加工刀具卡

用数控车床加工零件的加工刀具卡如表2-2，表2-3所示。

（二）零件加工工艺卡

用数控车床加工零件的工艺卡如表2-4所示。

五、程序编辑

（一）手工编程见表2-5及表2-6

利用手工编程方法进行编程加工时，其编程见表2-5及表2-6。

六、计算机自动编程介绍

计算机软件自动编程是以计算机辅助设计（CAD）建立起来的零件几何模型作为基础，以计算机辅助制造软件（CAM）为手段，通过零件图形交互方式生产加工刀迹轨迹和加工程序的方法，称为计算机软件自动编程，简称自动编程。这种编程的方法通常使用于曲面或曲线和形状比较复杂的零件编程加工，而数控车自动编程软件常用的有“CAXA数控车”和 “Mastercam”等，在此不作具体的介绍。通过对本零件的加工，可掌握工件加工的一些常用的步骤和流程，并从中学会分析零件图纸、制订加工工艺、选择正确的加工路线、合理选择刀具和切削用量、软件编程，为以后工作打下坚实的基础。

【参考文献】

[1]李一民.数控机床[M].南京：东南大学出版社，2005

[2]眭润舟.数控编程与加工技术[M].北京：机械工业出版社，2006（第一版）

数控编程加工综合实训 篇9

1数控加工编程教学内容的改革

1.1数控加工编程教学内容的针对性与适用性

注重教学的内容的合理性，就要有选择注重教学中的问题，要注重在较少的时间内构建一个高效的理论体制。在教学过程中，为了更好的突出教学内容的适用性和先进性，以便更好地体现技术的高效发展，就要加强理论课程的针对性，进行更好的补充和调整。

1.1.1对内容很好掌握

实际的应用应与教学内容紧密结合，在过程中要做到详细解答，反复强调过程的重要性。例如：在工厂的工人之间的沟通，就必须注重掌握基本概念术语和理论与实践，有必要了解基本的技术方法和数控系统，以及系统化的工作理念。

1.1.2对内容更全面了解

内容的理解性体现出理论强的特征，而实际应用的原则很少，为了强调教学结论的影响在实际中的应用，所以，很多的应用的结论都是教学中的内容，而这样的内容结论，往往忽略了公式的推导。

1.1.3对内容更好拓展

为了淘汰旧知识就要及时引进新技术引进教室，并加强对数控技术的实际发展和以便满足市场需求。为了有效保证教学内容和适用性和先进性，就要增加开放式数控系统和新内容数控技术，如：电主轴、直线电机，平行机床等

1.2数控加工编程教学改革和教学方法

数控编程加工综合实训 篇10

1。3轴CNC工作原理、常用G、M、S、F码的讲解(CD1)2。模块通用选顶、加工坐标、刀具库的运用(CD1)3。操作导航工具、通用知识(CD1)4.1。平面铣(CD2)4.2。平面铣平面补充内容(CD3)5。型腔铣(CD4)6。等高陡角(CD5)7。固定轴曲面铣(CD6)8.1。铜公加工思路大全 1。两刀标准加工 2。ug培训三刀标准加工(1.2)(CD7)8.2。铜公加工思路大全 2。三刀标准加工(3)3。骨位加工(2_3 2_4)(CD8)8.3。铜公加工思路大全 3。骨位加工(2_5 3.0 3.1)(CD9)8.4。铜公加工思路大全 3。骨位加工(2_6)5。立体铜公(CD10)8.5。铜公加工思路大全 4。一般铜公(V3.2 V3.3 V1)铜公UG3D图(CD11)8.6。铜公加工思路大全 4。一般铜公(V2 V3 V4 V5 铜公加工案例1)(CD12)8.7。铜公加工思路大全 4。一般铜公(铜公加工案例2 铜公加工案例3 铜公UG3D图)(CD13)8.7。铜公加工思路大全 6。多个铜公加工思路(CD14)9。刀轨、文本、等高技巧(CD15)10。固定轴曲面铣（清根切削、曲面区域驱动）(CD15)11。程式模拟、过切检查、编辑刀轨、刀轨变换(CD15)12。高速加工概念与应用(CD5)13。特别加工工艺(CD16)

14。加工模块自由定义、刀具库运用(CD5)15。线切割程式制作(CD5)16。常用打孔程式制作(CD5)17。进退刀特殊处理、刀具补正方法(CD5)18。后处理编辑与修剪(CD16)19.1。公模、母模、斜销、入子、滑块、程式注意事项电极加工 F1(1.范1_后模加工1.avi 行位加工.avi)(CD17)19.2。公模、母模、斜销、入子、滑块、程式注意事项电极加工 F1(2.范1_后模加工2.avi)F2(前模加工).avi(CD18)19.3。公模、母模、斜销、入子、滑块、程式注意事项电极加工 F3(案例V1_1.avi 案例V1_2.avi 案例V2_1.avi)(CD19)19.4。公模、母模、斜销、入子、滑块、程式注意事项电极加工 F3(案例V2_2.avi 案例V2_3.avi 案例V2_4.avi)(CD20)19.5。公模、母模、斜销、入子、滑块、程式注意事项电极加工 F3(案例V2_5.avi 案例V3_1.avi 案例V3_2.avi)3..铜公火花位计算分析.avi 加工前分析平面直面.avi(CD21)19.5。公模、母模、斜销、入子、滑块、程式注意事项电极加工 F3(案例V4_1.avi 案例V4_2.avi 案例V4_3.avi)(CD22)20。编程常用建模指令(CD23)21。IPW使用、角度技巧、平面铣技巧、(CD24)22.1。等高清角大全(1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11)(CD24)22.2。等高清角大全(12.13.14)(CD25)23。二次开发工具使用(CD16)24。常见问题(CD24)25。烂面修补(CD25)26.1。简易工程图(基础命令操作(各式工艺图出法 1.2.3.4)(CD26)26.2。简易工程图(各式工艺图出法 5.6.7.8.31)(CD27)27。简易装配(CD27)本文来自：http:// 郑州四方模具学校给你解答：这也是部分家长所担心的。但是作为学历和年龄问题，你担心是应该的，但是在学习方面还是在于学校的培养，和学校的课程和时间的安排。

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谈数控加工编程和操作教学改革 篇11

【关键词】数控加工操作；课程教学；三位一体；改革

在数控加工编程与操作教学中，只有树立工学结合、教学做合一的核心理念，切实采用符合实际的教学方法，让学生在完成具体工作任务的过程中来学习相关理论知识，才能真正地调动学生的学习积极性，激发他们的学习兴趣，形成自己的职业能力。

一、学生现状

中职学生很大一部分是中考中落后生，还有一部分初中都没毕业。学生学习积极性不高，学习能力也相对较弱，逻辑思维能力较差。该部分因为在平时就养成了一个上课不爱听讲，自制力差的毛病，所以光是教师的教对他们来说根本学不进。但这部分学生实践动手能力较强。

二、传统的教学模式

传统的教学模式一般都是采用“理论课+实践课”的方式进行课堂教学，理论课一般安排在多媒体教室或者机房采用仿真软件进行上课。首先是先在教室采用多媒体演示讲解课程的理论内容或者演示其模拟操作过程，然后根据实际情况选择几次实践操作课到实际的实训场地进行机床的实际操作。又由于场地的不足和时间的冲突会导致实践课相对比较少。在学习完本次课内容后，不能及时安排他们进行实践机床操作。导致学生理论与实践不能很好的衔接。学习的理论知识不能及时通过实践得以掌握和巩固。

三、教学做三位一体的理念

教育部曾明确提出：中职教育要处理好教师和学生的关系，发挥教师在教学中主导作用的同时，更加注重学生的实际动手能力。尝试将理论融于实践，理论服务实践，实践中巩固理论。将课堂搬到实训场地，老师即当他们理论知识的传播着，又是他们实践技能操作的指导着。让老师担任教师和师傅两重身份。在实际的环境中，学习完理论后，能及时进行实践操练。教师演示操作，学生在实践中来理解和巩固理论知识。真正意义上的掌握实际知识，使理论和实践更好的联系起来。

教学做一体改变了传统的填鸭式教学，改变传统教学中教学分离的局面。使整个课堂气氛更加活跃，使每个学生都能在课堂上动起来，而不是一味的在那发呆，玩手机等。

四、教学做三位一体的实施

教学场地都安排在实训工厂进行，连续安排一个上午的课程。实训工厂设置一个专门的数控操作机房，供理论及模拟操作使用。机房设置黑板，多媒体演示机。教学过程中首先发放学生的学习任务。教师通过多媒体讲解分析零件的加工工艺，讲解该零件程序的编写过程和内容。在模拟软件对该零件进行模拟操作。之后学生在自己的电脑上进行编程，对刀，并进行模拟加工，教师现场指导。针对学生操作中出现的问题及导致工件误差的原因进行集中讲解。模拟操作成功的学生到机房外的现场进行实际零件的加工。

具体实施过程如下，下面依数控车削加工模块中的多级阶梯轴数控车削加工为例进行说明。

多级阶梯轴数控车削加工，是使用数控车床加工的基本轮廓形状零件。是数控车削加工中难度较低的基本零件之一。任务内容描述为，已知毛坯材料为45#钢，毛坯为棒料。要求根据图纸要求制定零件加工工艺，编写零件加工程序，并在仿真软件上进行仿真操作加工，最后在数控车床上进行实际操作加工，并对加工后的零件进行检测、评价。提供给学生的材料有项目任务书、零件图、毛坯、斯沃仿真软件使用说明书以及FANUC系统数控车床操作说明书。要求学生完成的有各种工艺卡片、加工完全的零件实体、以及零件检测报告，个人工作任务总结，小组工作任务总结等。用到的工作场地与设备主要是数控车削实训室和数控仿真实训室。

布置工作任务：教师下达项目任务书，讲述完成项目任务的流程以及注意事项，讲授需要用到的相关指令的使用方法，常见轴类零件加工工艺编制，带领学生搜集零件图相关工艺信息资料。而学生需要阅读项目任务书，查阅相关学习资料。

学生讨论：学生6人一组进行分组讨论，根据零件图纸要求搞清楚需要加工的零件形状要求，加工精度和表面粗糙度要求。学生讨论太确定该零件的加工方案，包括加工顺序的安排、刀具的选择、工装的选择与设计、切削参数的选择等。每组学生又组长对该组的讨论结构进行汇报。在听取学生的意见后，教师选择最典型的一组进行分析和讲解，通过讨论确定最终的加工方案。之后学生在教师的引导下填写数控加工工艺卡片、刀具卡片，绘制零件加工走刀路线图，编制零件数控车床加工程序。

模拟操作：学生各自在自己的电脑编写输入程序，装夹工件，装夹车刀，对刀，并进行模拟加工。每个必须加工完成并经教师检查无误后才能在教师的允许下进行上机操作。

车床实际加工：对模拟操作中通过的同学发放刀具、材料、量具等。引导学生做好实际操作加工前准备工作，对学生实际操作加工规范进行示范。学生在数控车床上输入加工程序并进行校验，检查实际操作加工前准备，实际操作加工。在这个过程中教师要密切监视学生操作情况，时刻提醒学生注意机床安全操作规则。

检查评价：教师引导学生用千分尺、卡尺、螺纹通规、止规等量具对各自的零件进行检测，并将结果填入报告单。学生展示成果，以小组为单位讨论分析超差原因，教师对学生的成果进行点评、总结和评价，并提出整改意见。

五、学习项目的选取

为了更好的能与企业接轨，让学生在毕业后能很快的上手操作。在平时的上课训练中选择有针对性的案例。因为工厂对外有承接相关的任务，所以教学时就采用实际加工的零件作为教学案例。这样对零件的精度和表面粗糙度等有了更严格的要求。在平时的练习中就严格测量零件的尺寸，使学生灵活运用刀补。养成谨慎细致的工作态度。更贴合企业的需求。

六、课堂考核方式的改革

改变传统的一纸定期末成绩的方式来考核学生表现。我们更注重学生平时的表现，注重过程考核，不仅考核学生的理论知识掌握能力，更注重学生的实际动手能力。考核方式分为知识考核和技能考核。

技能考核方面：在平时的练习中，我们选取多个综合案例和项目。分阶段考核的方式进行，车床综合案例和铣床综合案例。考核以分组的形式进行，6个人一组，每组对自己的零件进行分析，讨论，编制工艺及程序，在机房进行模拟操作，并在实际机床进行零件的加工。根据学生的操作结果和操作过程进行综合给分。

知识考核方面：结合实际操作的需要，选取一些学生必须掌握的理论知识。为了避免学生在考试过程中进行抄袭或者作弊现象发生，理论考核采用在线考试的形式。这样能更真实的考核学生掌握知识的水平，提高学生的学习积极性。

七、教学改革成效

通过教学做三位一体的教学方式，学生不仅学习了理论的知识而且也基本能加工出一些中等复杂程度的零件，通过企业案例的选取，学生工作中会更细致，对零件加工精度能更好的把握。把理论知识融于实践中，通过实践来理解掌握并巩固理论知识的学习。

参考文献：

[1]费姝霞，王宏霞.浅谈“数控加工工艺与编程”课程的教学方法改革[J].科技资讯，2013（26）：201.

[2]丑幸荣.数控加工技术核心课程三位一体的项目化教学[J].环球市场信息导报，2011（12）：77-78.

[3]王旭祥.提高数控铣工教学效果的策略[J].读写算：教师版，2013（7）：10-13.

数控编程造成零件加工误差的研究 篇12

1 影响数控加工精度的因素

提高数控机床加工精度, 就是要有效的抑制或消除机床的加工误差, 影响其加工精度的因素较多, 有:编程时数学的近似, 插补时的近似逼近, 控制算法, 检测装置, 机床几何误差, 刀具和对刀误差, 工件定位误差, 热和力造成的变形等。有些是机床本身决定的, 如测量系统、机床几何精度等。有些是可以采取措施避免的, 如:编程时的数学近似、插补时的近似逼近、机床间隙、受力变形和热因素等。

数控机床加工与普通机床相比, 工件的加工精度不仅与加工过程有关, 而且与加工前编程阶段紧密相关。由于程序控制原理自身的原因, 编程误差不可避免。在编程阶段, 图纸上的信息转换为对于控制数控机床可以接受的形式, 这时会产生近似运算误差、插补误差、尺寸圆整误差、积累误差、理论与实际刀具运动轨迹之间的误差等。编程误差的大小与所用数控机床的脉冲当量有一定的关系。在编程过程中, 只要针对这几种误差的一种或几种采取相应的措施, 数控机床的编程误差都会相应减小。

2 编程误差形成的原因及减少编程误差的方法

2.1 近似运算误差

近似运算误差是由于采用近似算法逼近零件轮廓形状时而产生的误差。在使用数控机床加工各种曲线时, 当构成零件轮廓曲线的几何要素与数控装置的插补功能不一致时, 只能用数控装置具备的插补功能近似地去逼近零件轮廓曲线, 通常是将曲线分成许多小段, 每小段用直线段或圆弧段去替代, 这样形成的轮廓不可能准确地达到图纸要求的轮廓形状, 而只是逼近它。由此而产生的误差称为近似计算误差。已知工件轮廓形状方程, 编程数学处理后程序规定的轮廓形状与方程描述轮廓形状之间的逼近误差值L取决于曲线分割中分割弦的长度K。当用只具备直线插补功能的数控机床加工圆弧时, 偏差L即为近似运算误差。为了使偏差L位于允许的范围内, 圆弧线段必须划分为几个彼此相等的线段。这种分割的节距K称为近似步距或插补间隔。在这种近似运算中, 程序形成的实际轮廓相对理论轮廓的偏差大小L取决于曲线分割中分割弦的长度K。

当用具备直线和圆弧插补功能的数控机床加工椭圆和抛物线等非圆曲线轮廓时, 一般要求近似运算误差不能大于零件加工公差的10%, 该项误差是纯粹的几何量, 可以通过减小插补间隔即增加插补线段来减小它。

近似运算误差是用直线或圆弧逼近零件轮廓时产生的误差, 又称逼近误差, 它出现在用直线段或圆弧段直接逼近轮廓的情况及由样条函数拟合曲线时, 此时亦称拟合误差。因拟合误差往往难以确定。由于划分小段较多, 往往给程序设计带来一定的困难。现在实际应用中大多采用的方法是将曲线按一定的步长“等距”的分割成许多小段, 每小段用直线段替代, 由小直线段组成的折线逼近曲线。

2.2 插补误差

在数控机床加工零件的过程中, 为了加工出要求的轮廓形状, 必须进行插补运算处理。所谓插补就是根据零件轮廓的形状, 结合精度和工艺等方面的要求, 在已知的特征点之间插入一些中间点的过程, 即“数据点的密化过程”。中间点的插入是根据一定的算法由数控系统软件或硬件自动完成的, 以此来协调控制各坐标轴的运动轨迹。在插补过程中, 由于插入的中间点经常处在理论轮廓之外, 而导致加工出的实际轮廓与理论轮廓不一致, 由此产生插补误差。插补运算有逐点比较法、数字积分法、矢量法和比较积分法等多种。

在经济型数控机床上加工工件, 倾斜直线是通过刀具沿平面上两个坐标轴方向走折线而形成, 这样造成工件表面呈锯齿状而形成插补误差。它是由许多因素决定的, 如机床分辨率的大小、脉冲从数控装置送出的不均匀性、控制系统的动态特性、插补器的形式及插补运算方法等。要减小插补误差, 就要针对上述各种因素采取相应措施。

(1) 插补运动的实际轨迹始终不可能与其理想轨迹完全相同, 插补点一般也不会落到理想轨迹上。

(2) 因为数控系统所进行的插补运算, 是以最小设定单位 (一般为一个脉冲) 为插补单位的, 所以实际终点与理想终点的误差, 一般不大于半个脉冲。

(3) 只要使数控系统规定的脉冲当量越小, 插补运动的实际轨迹就越接近理想轨迹, 加工精度也就越高。

2.3 尺寸圆整误差

用步进电机控制的经济型数控机床加工时, 脉冲当量决定直线位移量最小值。编程时要按零件图纸尺寸要求, 将尺寸参数转换成控制脉冲个数。尺寸的最小单位是脉冲当量值, 脉冲当量值决定了机床可能加工的精度界限。零件的尺寸在处理时只能圆整到一个脉冲当量值, 而造成编程时的圆整误差, 该误差影响加工零件的尺寸精度。

编制程序时, 应正确处理零件图上的尺寸标注, 如标注的是非对称尺寸, 则要变换为对称尺寸来编程, 否则可能会由于工艺系统的误差而导致加工的零件表面尺寸超差。如:零件图上标注为100+0.05/0, 则必须变换成100.025±0.025, 以100.025作为编程尺寸来编制程序, 这时, 如工艺系统稳定又不存在其他系统误差, 则可保证加工零件的实际尺寸分布中心与公差带中心重合, 提高零件的合格率。在数控编程中, 进行数据处理时, 将脉冲值中小于一个脉冲当量的数值用四舍五入的方法圆整成整数脉冲值时所产生的误差, 称为圆整误差。圆整误差的值不超过脉冲当量的一半, 因此, 减小圆整误差的方法是提高数控机床的分辨率, 即减小数控机床的脉冲当量值。

2.4 积累误差

数控机床编程时每一个程序段都有可能产生一个脉冲当量误差, 经过积累的误差值可达到0.1以上, 这个是不容忽视的。

相对编程是以刀尖所在位置为坐标原点, 刀尖以相对坐标原点位移的距离来编程的。就是说, 相对编程的坐标原点经常在变换, 运行是以现刀尖点为基准控制位移的, 那么连续位移时, 则累积误差较大。而绝对编程在加工的全过程中, 均可相对统一的基准点, 即坐标原点, 所以累积误差较小。

根据数控车削加工的特点, 工件径向尺寸的精度要求比轴向尺寸精度高, 所以, 在编制程序时, 径向尺寸最好采用绝对编程, 考虑到加工时的方便, 轴向尺寸可采用相对编程, 为保证工件的某些相对尺寸, 按照工艺的要求, 需进行相对编程和绝对编程的灵活运用。

合适的加工路线也是提高加工精度的重要保障, 刀具的切向切入和切向切出是始终要坚持的一个原则。另外, 在钻孔、镗孔时要正确考虑刀具的引入长度和超出长度, 特别是在数控车床上车削螺纹时, 要有合适大小的引入长度和超出长度, 这样才能避免在进给机构加速或减速阶段进行切削, 保证主轴转速和螺距之间的速比关系。一般引入行程σ取2~5mm, 螺纹精度要求高时取大值, 超越行程一般取σ的1/4。

2.5 刀具运动轨迹误差

数控车床在加工零件时, 应先根据被加工零件的要求编制计算机程序, 然后输入计算机, 最后才能进行零件加工。理论上, 编制的加工程序只要能够使车刀运动轨迹与被加工零件的形状吻合, 就能加工出合格的零件。但在实际中, 尤其是在加工带有锥面或圆弧面零件时, 往往相差很大。在车削加工中, 只有当车刀刀尖圆弧半径为零时, 加工出的零件表面母线才与车刀的轨迹一致。但实际中车刀刀尖的圆弧半径一般都不为零, 有时, 为了提高车刀刀尖的强度和耐磨性, 反而还采用较大的刀尖圆弧半径。

不具备刀具半径补偿功能的数控车床总是按“假想刀尖”点来对刀的, 使刀尖位置与程序中的起刀点 (换刀点) 重合。如果按假想刀尖编程加工半径为凸凹圆弧时, 会产生欠切现象。不具备刀具半径补偿功能的数控系统, 除按假想刀尖轨迹编程外, 还可按刀心轨迹编程。

用假想刀尖轨迹和刀心轨迹编程方法的共同缺点是:编程前要进行大量的数学处理且当刀具磨损了卸下来重新磨锋或者更换新的刀具;不管采用哪种办法, 刀具其具体数据 (半径值或长度值) 均会发生变化, 需重新计算编程参数、重新编程, 否则会产生加工误差。

在车床上加工零件时, 零件被加工表面母线与车刀刀尖圆弧的切点为车刀在被加工零件上的成型点。减小该项误差的方法是, 尽可能使刀具圆头形状规则, 并尽量减小刀具刃磨半径的测量误差。

在实际加工中, 一般数控装置都有刀具半径补偿功能, 为编制程序提供了方便。有刀具半径补偿功能的数控系统, 编程时不需要计算刀具中心的运动轨迹, 只要按零件轮廓编程, 使用刀具半径补偿功能指令, 并在控制面板上手工输入刀具半径, 数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹, 并按刀具中心轨迹运动, 即执行刀具半径补偿后, 刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值, 从而加工出所要求的工件轮廓。另外, 在零件加工过程中, 刀具由于磨损而使其半径变小, 造成工件误差超出其工件公差, 也能通过刀具半径补偿功能予以补偿。当需要更换刀具时可以用新刀具的半径值作为刀补值代替原有程序的刀补值进行加工。由于刀补值的改变适应了刀具的变化, 在不改变原有程序的情况下可满足其加工要求。

编程人员还可在未知实际使用刀具尺寸的情况下, 先假定一刀具尺寸来进行编程, 对于半径补偿可用实际刀具半径代替假设刀具半径;对于长度补偿, 将实际使用刀具的长度与假定值之差输入到数控系统的存储器中即可。这就减小了编程工作量和编程误差。目前的数控机床均具有刀具补偿功能, 编程者在程序中给出刀补的指令及偏置号, 使数控程序与刀具形状和刀具尺寸无关。

当使用不同类型及规格的刀具或刀具磨损时可在程序重新用刀具长度补偿指令补偿刀具尺寸的变化, 而不必重新调整刀具和编程

3 结语

在实际工作中, 针对零件的不同特点, 考虑所使用的数控系统不同, 采用灵活多样的编程方法是很有必要的。数控机床突出特点之一是零件的加工精度不仅在加工过程中形成, 而且在加工前编程阶段就已形成, 编程阶段的误差是不可避免的。因此, 在应用数控机床进行机械零件加工时, 要充分地考虑工艺问题、编程方法对零件加工精度的影响, 这对提高数控机床的加工精度具有重要意义。

参考文献

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