1、薄板零件的工艺及正弦轮廓的编制摘 要：本文以加工中心实习中的典型薄板零件为例，通过工艺的分析以及一些基本指令的简介，合理的选择机床，工件，切削要素，简述编程简化运用 关键词：工艺分析； 宏程序；手工编程 CNC（数控机床）是计算机数字控制机床（Computer numericalcontrol）的简称，是一种由程序控制的自动化机床。加工中心是一种高效率高精度的机床，相比普通数控铣床多了自动换刀功能，因此大大的提高了生产和加工效率。 1 基本指令简介 G54 建立工件坐标系，G90 是绝对量编程，G91 是增量编程，G40 取消刀补，G41 左刀补，G42 右刀补，M03 为主轴正转，S 为转速
2、，F 为主轴进给率，不同刀具的 S 不同， 主轴 F 也不同。M30 为主轴停止。G0 X_Y_Z_快速定位，G01 X_Y_Z_直线插补，G02 X_Y_Z_R_顺向插补（从第三轴正方向往负方向看） ，G03 X_Y_Z_R_逆向插补（从第三轴正方向往负方向看） ，G68X_Y_R_旋转指令。G69 取消旋转，G16 X_Y_建立极坐标（X 为极点长度 Y 为角度） ，G15 取消极坐标。G81 钻孔 X_Y_Z_R_F_（G85 绞孔） ，G80 取消钻孔。 2 准备工作 如图 1-1 所示，是加工的典型课题，零件为正反两面，零件毛坯为90mm90mm20mm 的 45 号钢，采用 FAN
3、UC 0I 系统的立式加工中心，采用平口钳进行装夹（注；批量生产时应采用专用夹具可提高效率） ，根据工件材料选择合适的刀具，加工此零件的刀具有 12 键槽铣刀、10 键槽铣刀、6 倒角刀、中心钻、8.5 和 9.8 的钻头、10H7 铰刀、镗刀。用 BT40 刀柄来装刀，打开机床后，首先机床 XYZ 坐标回零点，在MDI 里设置 M03 主轴转速，用盘刀进行面铣，然后用手摇轮对工件进行对刀，设置工件的中心为 XY 的零点位置，Z 轴零点坐标以平铣刀接触到工件上表面为准。通常在 G54 坐标系里设置。 3 工艺分析 工艺路线的安排是加工的重要环节，它影响到被加工工件的质量及刀具的使用寿命。合理的
4、安排好工艺路线，可以提高切削效率和工件的表面精度，保证加工质量。分析图纸可以确定应先加工 A 面，方便 B 面加工时的装夹。 （要遵循：先粗后精、先主后次、先面后孔、基准先行的切削原则。减少重负定位次数和换刀次数。 ） 1.首先我们应先加工带有正弦曲线的外轮廓，用 12 的键槽铣刀粗加工（注；加工轮廓时在刀补表里输入刀具的半径量，如 12 的刀具在刀补表里将半径改成 6） 。运用增加刀补的方法把周边废料去除，也可手动快速去除。 2.用 10 键槽铣刀粗加工带有 R5 倒角的外形轮廓。 3.用 10 键槽铣刀粗加工两个开口槽。 4.用 12 键槽铣刀粗加工 3020 的孔，再用镗刀精镗 30 的
5、孔。5.用 10 键槽铣刀硬质合金刀具对轮廓精加工保证尺寸达到图纸的公差要求。 6.用中心钻定位 8.5 钻头打孔 9.8 钻头扩孔倒角后用 10 铰刀铰孔。 7.用 6 倒角刀对已加工好的轮廓倒角去毛刺。 8.A 面已经加工结束，加工反面时注意用正弦曲线轮廓的两条平行边装夹，加工 B 面椭圆时注意旋转。 9.为保证对刀的准确性，应采用中心孔对刀。 10.分析图纸我们可以知道先用 12 键槽铣刀粗加工正方形的凸台。11.然后用 12 键槽铣刀粗加工椭圆。 12.用 12 键槽铣刀粗加工最上面凸台。 13.修改刀补去除废料。 14.用 10 硬质合金刀精加工以上轮廓。 15.用 6 倒角刀对各个
6、轮廓倒角。 4 工艺安排 1.在编写图形上各个轮廓程序中，统一的采用外轮廓顺铣，内轮廓逆铣的加工方式，在没有盘刀的情况下，我们也能用 12 的键槽铣刀铣面，在编辑铣面时，我们可以运用调用子程序的功能，例M980002L07，O0002 为被调用的子程序名，L 后面为子程序被调用的次数，程序采用 G91 增量编程方法更为方便，M99 为子程序调用结束. 2.带有 R5 倒角的外轮廓，该轮廓中带有 R5 的倒角，因此用 10 粗铣刀进行加工，周边废料手工去除会很方便。 3.对于两个开口槽，编写两个开口槽程序时，可以采用旋转指令G68，在 Y 轴方向上编写一个开口槽子程序，再通过两次调用子程序来加工
7、，程序结束时用 G69 取消旋转。内轮廓采用逆铣，用 10 的铣刀粗加工. 4.加工 30，20 的中心孔，可以把深度设为变量，由于两个孔的深度不同，所以在程序中要设置两个深度变量，以达到自动下刀的目的（12 的粗铣刀加工）. 5.打孔扩孔，采用固定循环 G81 指令，X，Y，Z 为孔底坐标，通常 Z轴加工的起始高度设置为 5 为安全平面，R 为钻孔半径， F 为进给率，通常在 50 左右，如果有多个孔，直接在 G81 下面写孔的 XYZ 坐标. 6.铰孔，用 G85 固定循环指令，X，Y，Z 为孔底坐标，R 为安全平面，通常转速在 100 左右，F 为 30，该指令下刀抬刀均为 G01 速度
8、，因此能较好的保证孔壁的表面质量. A 面粗加工结束，改用 10 的硬质合金刀具对以上轮廓进行精加工，首先应测量粗加工后各轮廓的精加工余量，然后再利用改小刀补的方法，直接调用以上程序，使各部件达到图纸的精度要求。 7.加工方形外轮廓，该轮廓有 4 个 R6 的圆角，可以用倒角指令（X、Y、R）简化编程，其中 X、Y 为两条直线相交点坐标，R 为倒角半径，轮廓深度-9，因此把深度设为变量运用宏程序自动改变深度（12 的粗铣刀）. 8.加工椭圆时，由于装夹时工件旋转了 90 度，因此编写程序时也应将坐标系旋转 90 度，将椭圆的度数设置为变量，运用椭圆的方程编写程序，外轮廓顺铣，深度为-7，不能一
9、刀加工，还应设一变量（深度） ，（12 的粗铣刀） ，剩余废料可以手动快速去除. 9.加工图形最上面的外轮廓，很容易看出，该轮廓是由两个圆弧旋转得到，运用 G68 旋转指令，只需要编一个子程序，然后调用即可，注意如果旋转次数较多时，也可把度数设为变量，运用宏程序自动累加度数，该图为外轮廓，要求顺铣，所以度数应该递减，减少抬刀（12 的粗铣刀）. 5 正弦曲线的原理 在数控加工中，直线和圆弧式构成工件轮廓的基本线条，所以数控系统一般都具有直线和圆弧差插补功能，而对于非圆曲线和列表曲线构成的曲线轮廓，则一般采用直线段逼近或是圆弧段逼近的方法来实现加工。此薄类零件的对于加工正弦函数曲线轮廓，以直线段
10、逼近进行加工。加工轨迹的坐标值 X 方向以 1 度为间距来取逼近线段点的计算值，以弧度值为计量单位 1=/180. 6 正弦轮廓的编制 1.正弦函数曲线的公式：y=30sin（x） . 2.正弦曲线程序，是可以把度数设为变量，分析图纸后我们可以知道该正弦曲线在 0180 区间范围内，该曲线总长为 60，因此每度为1/3，根据度数的累加，曲线的原点还应向左偏移 30，外轮廓采用顺铣，周边废料可以采用加大刀补的方法去除，或者手动快速去除（用 12 粗铣刀加工）程序如下： O0001 G54 G90 G40 M03 S800 G0 X0 Y-45 Z20 G01 X#2 Y#3 Z5 G01 Z-4
11、 F80 G41 D01 G01 Y-30 F100 X-30 R5 Y0 #1=0 N10 #2=1/3#1-30 #3=30SIN#1 #1=#1+1 IF#1LE180GOTO10 G01 X30 Y-30 R5 X0 G40 G01 Y-45 G0 Z100 M30 B 面加工结束，用 10 硬质合金刀具精加工以上各部件，达到图纸要求。 7 结束语 通过以上对零件的工艺分析与手工程序的编辑，零件便可以加工成型，在编程时我们要先分析好图纸要求，安排好加工步骤，正确的运用宏程序以及旋转等指令可以提高编程效率，多做课题认真学习并归纳总结。这样便能提高我们的编程技巧，提高工件的加工效率。 参考文献 1徐国权数控加工与编程 ，中国劳动社会保障出版社，2010.5 2周增文机械加工工艺基础 ，长沙中南大学出版社，2009.04
