数控加工编程中工序划分的原则与要点
林朝平
常熟高等专科学校, 江苏常熟 215500
摘要:根据数控加工的工艺特点, 提出编程中应力求采用工序集中的原则, 以保证零件的加工精度和提高数控机床的生产效率。关键词:工序集中; 工序划分; 数控加工
中图分类号:T H16:TP273 文献标识码:A 文章编号:1001-2265(2003) 01-0026-02
Principle and points of processes defined o n NC -machine programming
L IN Chaoping
A bstract :A ccording to process features fo r NC -machining the principle of processes concentra ted is adopted on programming , so that to guarantee the machining accuracy of products and to raise the producing efficiency of N C machine tool . Key words :processes concentrated ; pro cesses defined ; N C -machining
般情况下, 精加工余量以留0. 2～0. 6毫米为宜。精铣时应尽量采用顺铣方式, 以保证零件表面质量。此外, 在可能条件下,
尽量在普通机床或其他机床上对零件进行粗加工, 以减轻数控机床的负荷和保证加工精度。
3. 2 一次定位
对于一些在加工中易因重复定位而产生误差的零件, 应采用一次定位的方式按顺序进行换刀作业。例如:加工箱体类零件的各轴线孔系, 可依次连续加工完成同一轴线上的各孔, 以提高孔系的同轴度及位置公差, 然后再加工其他坐标位置的孔, 确保孔系的位置精度。根据零件特征, 尽可能减少装夹次数。在一次装夹中, 尽可能完成较多的加工表面, 减少辅助时间, 提高数控加工的生产效率。
3. 3 先面后孔
通常, 可按零件加工部位划分工序, 一般先加工简单的几何形状, 后加工复杂的几何形状; 先加工精度较低的部位, 后加工精度要求较高的部位; 先加工平面, 后加工孔。例如:铣平面—镗孔复合加工, 可按先铣平面后镗孔顺序进行。因为铣削时切削力较大, 零件易变形, 待其恢复变形后再镗孔, 有利于保证孔的加工精度。其次, 先镗孔再铣平面, 孔口就会产生毛刺、飞边, 影响孔的装配。3. 4 减少换刀在数控加工中, 应尽可能按刀具进入加工位置的顺序集中刀具, 即在不影响加工精度的前提下, 减少换刀次数, 减少空行程, 节省辅助时间。零件在一次装夹中, 尽可能使用同一把刀具完成较多的加工表面。当一把刀具完成加工的所有部位后, 尽可能为下道工序作些预加工。例如:使用小钻头为大孔预钻位置孔或划位置痕, 或用前道工序的刀具为后道工序先进行粗加工, 然后换刀后完成精加工或加工其他部位。对于一些不重要的部位, 尽可能使用同一把刀具完成同一个工位的多道工序加工。3. 5 连续加工
在加工半封闭或封闭的内外轮廓中, 应尽量避免加工停顿现象。由于“零件—刀具—机床”这一工艺系统在加工过程中暂时处于动态平衡弹性变形状态下, 若忽然进给停顿, 切削力
1 引言
工序划分是数控加工编程中十分重要的环节。工序划分合理与否, 将直接影响数控机床“数控技术优势”的发挥和零件的加工质量, 应当引起数控编程人员的足够重视。
2 工序划分的原则与加工路线
为了充分发挥数控机床的优势, 提高生产效率和保证加工质量, 数控加工编程中应遵循工序最大限度集中的原则, 即零件在一次装夹中力求完成本台数控机床所能加工的全部表面。
在工序集中的原则下加工路线的长短, 也关系到零件的加工精度和生产效率, 缩短加工路线, 减少机床停机时间和辅助时间, 提高生产效率, 对于批量生产尤为重要。在确定加工路线时, 应综合考虑最短加工路线和保证加工精度两者的关系。就精加工而言, 应在保证加工精度的前提下, 尽量缩短加工路线, 即“先精后短”; 而对于粗加工, 要注重缩短加工路线, 同时不能影响加工精度, 即“先短后精”。
3 工序划分的要点
工艺设计中的工序划分, 应根据工序集中的原则, 关注以下要点。3. 1 粗精分开
若零件(单件) 的全部表面均由数控机床加工, 工序的划分一般按先粗加工, 后半精加工, 最后精加工, 依次分开进行; 即粗加工全部完成之后再进行半精加工、精加工。粗加工时可快速切除大部分余量, 再依次精加工各个表面, 这样可提高生产效率, 又可保证零件的加工精度和表面粗糙度。而对于某一加工表面, 则应按粗加工※半精加工※精加工顺序完成。对于一些位置精度要求较高加工表面, 可采用前者; 而对于一些尺寸精度要求较高者, 考虑到零件的刚度、变形及尺寸精度等因素, 建议采用后者。
尤其是对于精度要求较高的加工表面, 在粗、精加工工序之间, 零件最好搁置一段时间, 使粗加工后零件的变形得到较为充分的恢复, 再进行精加工, 这样有利于提高加工精度。一
会明显减小, 就会失去原工艺系统的平衡, 使刀具在停顿处留下划痕(或凹痕) 。因此, 在轮廓加工中应避免进给停顿现象, 保证零件表面的加工质量。3. 6 同向行程
为提高数控机床的定位精度, 刀具应尽量采用同向(或单向) 趋近定位点和加工点的方法, 以减少机械传动系统(如丝杆间隙) 对定位精度的影响。空载运行时, 应当按照先快后慢分级降速的顺序, 接近并到达预定点, 以避免速度快、惯性过大而影响其运行和定位精度。例如:对于一些位置精度要求较高的各孔加工时, 应特别关注各孔加工顺序的安排, 若安排不当, 就有可能把坐标轴的反向间隙带入行程中, 会直接影响各孔之间的位置精度。各孔的加工顺序和路线应按同向行程进行, 以免引入反向误差。
时, 在满足零件的加工精度、表面粗糙度、生产效率等条件下, 编程中尽量简化数字处理和数值计算, 简化编程工作。当某段加工工序和加工路线重复使用时, 为简化编程, 缩短程序长度, 应尽量使用子程序及宏指令, 从而有利于数控加工编程工作的最优化。
[参考文献]
[1]王维. 数控加工工艺及编程. 北京:机械工业出版社, 2001[2]吴明友. 数控机床加工技术编程与操作. 南京:东南大学
出版社, 2000[3]方沂. 数控机床编程与操作. 北京:国防工业出版社, 1999[4]余英良. 机床数控改造设计与实例. 北京:机械工业出版社, 1998
[5]王志平. 机床数控技术应用. 北京:高等教育出版社, 1998[6]李斌. 数控加工技术. 北京:高等教育出版社, 2001
收稿日期:2002-07-05作者简介:林朝平(1948-) , 男, 江苏苏州人, 常熟高等专科学校高级工程师。
(编辑 丛福昌)
4 结束语
优秀的数控加工编程人员首先应当是优秀的工艺设计人
员, 根据数控加工的工艺特点, 进行全面的工艺分析, 合理兼预加工精度和生产效率两者的关系, 充分做好工序划分工作。同
(上接第25页) 自行编制CAM 模块生成刀具轨迹。[参考文献]
[1]孙文焕, 张铁昌, 王乃康等. 机械CAD /CAM 技术概论.
西安:西安电子科技大学出版社
[2]蔡颖, 崔庆, 徐弘山. CA D /CA M 原理与应用. 北京:机
械工业出版社
[3]董军, 胡上序, 陈德钊. 面向对象的计算机仿真建模. 计算
机工程与应用, 1997(3)
[4]李伯虎, 肖田元, 全春来等. 并行工程与拟实制造. 中国
经济出版社
[5]段广洪, 雷年胜, 刘丹等. 虚拟制造环境下的CA M 集成
技术研究清华大学学报(自然科学版) 1999, 39(2) [6]王宏典, 张友良. 虚拟制造技术及其体系结构. 机械制
造, 2000(4)
[7]邵立, 钟廷修. 虚拟制造及其应用. 上海交通大学学报,
1999(7)
[8]吴明友. 数控机床加工技术———编程与操作. 南京:东南
大学出版社
[9]黄雪梅, 高国利, 王启义. 虚拟制造的机械加工过程仿真.
组合机床与自动化加工技术, 1999(12)
[10]卢继平, 郑力. 虚拟机床建模与仿真. 计算机集成制造
系统-CIM S , 1999(3)
[11]张铁军, 袁哲俊, 姚英学等. 虚拟机床加工系统的组件化
设计. 组合机床与自动化加工技术, 2000(1)
[12]吴澄, 李伯虎. 从计算机集成制造到现代集成制造. 计
算机集成制造系统-CIM S , 1998(5) 收稿日期:2002-07-24
作者简介:王正滨(1978-) , 辽宁大连人, 大连理工大学硕士研究生。
(编辑 何钢)
4 结论与展望
综上所述, 虚拟数控铣削技术具有以下优点:
首先, 虚拟数控铣削将完整的数控铣削加工过程在一台微机上显示出来, 不需要购买其他任何硬件设备, 初始投资非常少, 任何企业都能负担。
其次, 由于铣削加工是在微机上进行, 不涉及到机床、刀具的磨损, 加工原材料的消耗, 也节省了开资。同时, 任何新型零件的加工都可以在虚拟环境下进行, 可预先观察到实际加工中可能出现情况, 例如是否存在刀具工件的干涉等, 并预测加工结果, 不必为经常的改装与调整设备花费不必要的人力财力。
最后, 铣床的选择, 铣刀的选择, 加工轨迹路线的优化, 加工过程的动画演示, CNC 程序代码的输出, 全部在微机上操作, 友好的人机交互界面方便操作员的使用。应用上当今流行的专家系统, 人工智能系统, 将大大减轻编程的工作量。
通过以上研究, 为了实现虚拟数控铣削技术, 本研究旨在开发一套具有初步功能的虚拟铣削加工系统, 提供一个可将铣削加工方法集成在一起的虚拟环境, 可以与CA D /CA M 系统协作更加默契, 具有较强的灵活性和开放性, 使得该系统能够在设计的初始阶段就将对设计的评价反馈给设计人员, 从而设计出更合理的工艺过程。
目前, 在虚拟铣削加工系统的开发过程中, 还存在一些问题:CA D /CA M 中二次曲面求交交线的计算问题, 刀具轨迹自动编成算法的实现, 加工过程演示的真实性等等。可以相信, 这些问题一旦解决, 将进一步提高虚拟加工的实用性, 扩展虚拟加工的应用范围。
2027
数控加工编程中工序划分的原则与要点
林朝平
常熟高等专科学校, 江苏常熟 215500
摘要:根据数控加工的工艺特点, 提出编程中应力求采用工序集中的原则, 以保证零件的加工精度和提高数控机床的生产效率。关键词:工序集中; 工序划分; 数控加工
中图分类号:T H16:TP273 文献标识码:A 文章编号:1001-2265(2003) 01-0026-02
Principle and points of processes defined o n NC -machine programming
L IN Chaoping
A bstract :A ccording to process features fo r NC -machining the principle of processes concentra ted is adopted on programming , so that to guarantee the machining accuracy of products and to raise the producing efficiency of N C machine tool . Key words :processes concentrated ; pro cesses defined ; N C -machining
般情况下, 精加工余量以留0. 2～0. 6毫米为宜。精铣时应尽量采用顺铣方式, 以保证零件表面质量。此外, 在可能条件下,
尽量在普通机床或其他机床上对零件进行粗加工, 以减轻数控机床的负荷和保证加工精度。
3. 2 一次定位
对于一些在加工中易因重复定位而产生误差的零件, 应采用一次定位的方式按顺序进行换刀作业。例如:加工箱体类零件的各轴线孔系, 可依次连续加工完成同一轴线上的各孔, 以提高孔系的同轴度及位置公差, 然后再加工其他坐标位置的孔, 确保孔系的位置精度。根据零件特征, 尽可能减少装夹次数。在一次装夹中, 尽可能完成较多的加工表面, 减少辅助时间, 提高数控加工的生产效率。
3. 3 先面后孔
通常, 可按零件加工部位划分工序, 一般先加工简单的几何形状, 后加工复杂的几何形状; 先加工精度较低的部位, 后加工精度要求较高的部位; 先加工平面, 后加工孔。例如:铣平面—镗孔复合加工, 可按先铣平面后镗孔顺序进行。因为铣削时切削力较大, 零件易变形, 待其恢复变形后再镗孔, 有利于保证孔的加工精度。其次, 先镗孔再铣平面, 孔口就会产生毛刺、飞边, 影响孔的装配。3. 4 减少换刀在数控加工中, 应尽可能按刀具进入加工位置的顺序集中刀具, 即在不影响加工精度的前提下, 减少换刀次数, 减少空行程, 节省辅助时间。零件在一次装夹中, 尽可能使用同一把刀具完成较多的加工表面。当一把刀具完成加工的所有部位后, 尽可能为下道工序作些预加工。例如:使用小钻头为大孔预钻位置孔或划位置痕, 或用前道工序的刀具为后道工序先进行粗加工, 然后换刀后完成精加工或加工其他部位。对于一些不重要的部位, 尽可能使用同一把刀具完成同一个工位的多道工序加工。3. 5 连续加工
在加工半封闭或封闭的内外轮廓中, 应尽量避免加工停顿现象。由于“零件—刀具—机床”这一工艺系统在加工过程中暂时处于动态平衡弹性变形状态下, 若忽然进给停顿, 切削力
1 引言
工序划分是数控加工编程中十分重要的环节。工序划分合理与否, 将直接影响数控机床“数控技术优势”的发挥和零件的加工质量, 应当引起数控编程人员的足够重视。
2 工序划分的原则与加工路线
为了充分发挥数控机床的优势, 提高生产效率和保证加工质量, 数控加工编程中应遵循工序最大限度集中的原则, 即零件在一次装夹中力求完成本台数控机床所能加工的全部表面。
在工序集中的原则下加工路线的长短, 也关系到零件的加工精度和生产效率, 缩短加工路线, 减少机床停机时间和辅助时间, 提高生产效率, 对于批量生产尤为重要。在确定加工路线时, 应综合考虑最短加工路线和保证加工精度两者的关系。就精加工而言, 应在保证加工精度的前提下, 尽量缩短加工路线, 即“先精后短”; 而对于粗加工, 要注重缩短加工路线, 同时不能影响加工精度, 即“先短后精”。
3 工序划分的要点
工艺设计中的工序划分, 应根据工序集中的原则, 关注以下要点。3. 1 粗精分开
若零件(单件) 的全部表面均由数控机床加工, 工序的划分一般按先粗加工, 后半精加工, 最后精加工, 依次分开进行; 即粗加工全部完成之后再进行半精加工、精加工。粗加工时可快速切除大部分余量, 再依次精加工各个表面, 这样可提高生产效率, 又可保证零件的加工精度和表面粗糙度。而对于某一加工表面, 则应按粗加工※半精加工※精加工顺序完成。对于一些位置精度要求较高加工表面, 可采用前者; 而对于一些尺寸精度要求较高者, 考虑到零件的刚度、变形及尺寸精度等因素, 建议采用后者。
尤其是对于精度要求较高的加工表面, 在粗、精加工工序之间, 零件最好搁置一段时间, 使粗加工后零件的变形得到较为充分的恢复, 再进行精加工, 这样有利于提高加工精度。一
会明显减小, 就会失去原工艺系统的平衡, 使刀具在停顿处留下划痕(或凹痕) 。因此, 在轮廓加工中应避免进给停顿现象, 保证零件表面的加工质量。3. 6 同向行程
为提高数控机床的定位精度, 刀具应尽量采用同向(或单向) 趋近定位点和加工点的方法, 以减少机械传动系统(如丝杆间隙) 对定位精度的影响。空载运行时, 应当按照先快后慢分级降速的顺序, 接近并到达预定点, 以避免速度快、惯性过大而影响其运行和定位精度。例如:对于一些位置精度要求较高的各孔加工时, 应特别关注各孔加工顺序的安排, 若安排不当, 就有可能把坐标轴的反向间隙带入行程中, 会直接影响各孔之间的位置精度。各孔的加工顺序和路线应按同向行程进行, 以免引入反向误差。
时, 在满足零件的加工精度、表面粗糙度、生产效率等条件下, 编程中尽量简化数字处理和数值计算, 简化编程工作。当某段加工工序和加工路线重复使用时, 为简化编程, 缩短程序长度, 应尽量使用子程序及宏指令, 从而有利于数控加工编程工作的最优化。
[参考文献]
[1]王维. 数控加工工艺及编程. 北京:机械工业出版社, 2001[2]吴明友. 数控机床加工技术编程与操作. 南京:东南大学
出版社, 2000[3]方沂. 数控机床编程与操作. 北京:国防工业出版社, 1999[4]余英良. 机床数控改造设计与实例. 北京:机械工业出版社, 1998
[5]王志平. 机床数控技术应用. 北京:高等教育出版社, 1998[6]李斌. 数控加工技术. 北京:高等教育出版社, 2001
收稿日期:2002-07-05作者简介:林朝平(1948-) , 男, 江苏苏州人, 常熟高等专科学校高级工程师。
(编辑 丛福昌)
4 结束语
优秀的数控加工编程人员首先应当是优秀的工艺设计人
员, 根据数控加工的工艺特点, 进行全面的工艺分析, 合理兼预加工精度和生产效率两者的关系, 充分做好工序划分工作。同
(上接第25页) 自行编制CAM 模块生成刀具轨迹。[参考文献]
[1]孙文焕, 张铁昌, 王乃康等. 机械CAD /CAM 技术概论.
西安:西安电子科技大学出版社
[2]蔡颖, 崔庆, 徐弘山. CA D /CA M 原理与应用. 北京:机
械工业出版社
[3]董军, 胡上序, 陈德钊. 面向对象的计算机仿真建模. 计算
机工程与应用, 1997(3)
[4]李伯虎, 肖田元, 全春来等. 并行工程与拟实制造. 中国
经济出版社
[5]段广洪, 雷年胜, 刘丹等. 虚拟制造环境下的CA M 集成
技术研究清华大学学报(自然科学版) 1999, 39(2) [6]王宏典, 张友良. 虚拟制造技术及其体系结构. 机械制
造, 2000(4)
[7]邵立, 钟廷修. 虚拟制造及其应用. 上海交通大学学报,
1999(7)
[8]吴明友. 数控机床加工技术———编程与操作. 南京:东南
大学出版社
[9]黄雪梅, 高国利, 王启义. 虚拟制造的机械加工过程仿真.
组合机床与自动化加工技术, 1999(12)
[10]卢继平, 郑力. 虚拟机床建模与仿真. 计算机集成制造
系统-CIM S , 1999(3)
[11]张铁军, 袁哲俊, 姚英学等. 虚拟机床加工系统的组件化
设计. 组合机床与自动化加工技术, 2000(1)
[12]吴澄, 李伯虎. 从计算机集成制造到现代集成制造. 计
算机集成制造系统-CIM S , 1998(5) 收稿日期:2002-07-24
作者简介:王正滨(1978-) , 辽宁大连人, 大连理工大学硕士研究生。
(编辑 何钢)
4 结论与展望
综上所述, 虚拟数控铣削技术具有以下优点:
首先, 虚拟数控铣削将完整的数控铣削加工过程在一台微机上显示出来, 不需要购买其他任何硬件设备, 初始投资非常少, 任何企业都能负担。
其次, 由于铣削加工是在微机上进行, 不涉及到机床、刀具的磨损, 加工原材料的消耗, 也节省了开资。同时, 任何新型零件的加工都可以在虚拟环境下进行, 可预先观察到实际加工中可能出现情况, 例如是否存在刀具工件的干涉等, 并预测加工结果, 不必为经常的改装与调整设备花费不必要的人力财力。
最后, 铣床的选择, 铣刀的选择, 加工轨迹路线的优化, 加工过程的动画演示, CNC 程序代码的输出, 全部在微机上操作, 友好的人机交互界面方便操作员的使用。应用上当今流行的专家系统, 人工智能系统, 将大大减轻编程的工作量。
通过以上研究, 为了实现虚拟数控铣削技术, 本研究旨在开发一套具有初步功能的虚拟铣削加工系统, 提供一个可将铣削加工方法集成在一起的虚拟环境, 可以与CA D /CA M 系统协作更加默契, 具有较强的灵活性和开放性, 使得该系统能够在设计的初始阶段就将对设计的评价反馈给设计人员, 从而设计出更合理的工艺过程。
目前, 在虚拟铣削加工系统的开发过程中, 还存在一些问题:CA D /CA M 中二次曲面求交交线的计算问题, 刀具轨迹自动编成算法的实现, 加工过程演示的真实性等等。可以相信, 这些问题一旦解决, 将进一步提高虚拟加工的实用性, 扩展虚拟加工的应用范围。
2027