1 引 言
数控机床是按照零件加工程序对工件进行加工的。一个好的加工程序不仅能保证加工出符合要求的工件,还应能充分发挥数控机床的功能,使其安全、可靠、高效地运行。零件加工程序是数控系统的一个重要组成部分,据国外统计CONTROL ENGINEERING China版权所有,数控机床停机的原因中,有20%~30%是由于编不出加工程序。为了提高数控机床的利用率,编程员应努力提高编程能力,迅速编制出优良的零件加工程序。
2 零件加工程序的评价
一个零件的加工程序决不是唯一的,诸多程序(方案)中,肯定有最优的。可否从以下方面评价:
(1)保证程序是正确的,零件加工质量稳定。
(2)程序方便调试和修改,程序的可读性好。例如:要改变非圆曲线的逼近步长或曲面的走刀行距,只需修改某一个参数即可,而不必修改整个程序。
(3)程序的稳定性好。当刀具半径变化或零件安装位置改变,不需改变程序。
(4)充分发挥系统功能,使程序最短。例如:系统有检腔宏指令,一条指令可以编出一个铣腔程序。若弃之不用,改为一刀一刀的描述,则势必使程序变得冗长。
(5)程序的通用性好。若有系列零件,则只需编一种,其余只要修改关键尺寸,程序即可使用。
(6)编程成本低。为编出某一程序,所花的人工费用和机器费用要低。当然人工成本与编程员的熟练程度有关,不便量化。但是只需一个计算器和一台计算机辅助编程(CAM)系统,其成本是可比的。
(7)运行成本要低。能用三轴机床,尽量不用四轴机床;能用四轴机床加一分度转台,尽量不用五轴机床。例如:在一圆锥内面铣曲线槽,可以考虑车削中心,也可以考虑三轴机床加一旋转轴,锥面用一夹具变角,这样仅四轴机床足够,而不用五轴机床。
(8)后续加工成本低。如一模具型腔,用通用球头刀具整张曲面加工,刀具成本低,编程容易,但下道工序抛光成本高,且不易保证精度。用专用刀具分型面加工,虽然编程和刀具成本高,但抛光成本低CONTROL ENGINEERING China版权所有,极易保证精度。要权衡利弊,择优选用。
具体的零件,究竟确定什么样的加工程序,要根据实际情况决定。在实际编程中要有优化意识,尤其用CAM编制的零件加工程序,由于CAM的后置处理功能比较弱,更应该进行优
化。
3 CAM编制的零件加工程序的优化
由于CAM具有很强的图形数学处理功能,免去了手工编程中繁琐的数学计算,CAM源程序相对零件加工程序较短,因此很受欢迎。由于数控系统及机床各异, CAM的后置处理,尽管有专用后置或万能后置,但与机床数控系统功能相比,仍有相当差距。在实际使用中,若能既充分发挥CAM的优点,又能避免其不足,还能充分发挥数控系统的功能和操作者的实践经验,就需要对CAM编制的零件加工程序进行优化,使之编出一个高水准的零件加工程序。优化加工程序建议从以下几方面考虑。
3.1 发挥系统刀具半径补偿功能
数控系统一般都具有刀具半径补偿功能,即以零件轮廓编程CONTROL ENGINEERING China版权所有,刀具自动偏移一个半径矢量,刀心轨迹由系统自动计算。现以图1零件为例。
零件加工程序源自某CAM系统。从CAM编的零件程序看(见NC代码加工程序),其外拐角的刀心轨迹为围绕尖角的圆弧(相当B刀补),数控系统一般为远离尖点的直线转接(C刀补),对保持尖点有利控制工程网版权所有,CAM编的零件程序包含外拐角的转接程序段www.cechina.cn,而数控系统用刀具半径补偿功能自动生成转接程序段,零件程序中不出现。这样,程序段数量减少,便于阅
读。
若以轮廓编程,系统用刀具半径补偿功能控制刀心,当改变刀具尺寸时,操作者只需改变刀补值,不必改变程序。
CAM若要生成刀心轨迹沿零件轮廓的加工程序,只需将刀具半径设置为零。如果CAM不能生成刀具补偿的G代码,操作者可将刀补G代码加入程序中。此时的零件加工程序,既体现了CAM的数学处理的优势,避免了繁琐的手工计算,又体现了带有刀具半径补偿程序的灵活
性。
自动生成的NC代码加工程序如下:%
OOOOO
(PROGRAM NAME-EX1)
(DATE=DD―MM―YY―11―04―00 TIME=HH:MM―15:29)
(12.END_MILL_FLAT TOOL―1 DIA.OFF.―21 LEN.―1 DIA.―12.)
N100G21
N102G0G40G49G80G90
N104T1M6
N106G0G90G55X―6.Y25.S600M3
N108G43H1Z7.M8
N110G1Z―10.F15
N112Y135.
N114G2X0.Y141.I6.
N116G3X19.Y160.J19.
N118G2X25.Y166.I6.
N120G1X75.