摘要：基于NumeripathCNC-800M系統(tǒng)的特性和被加工機(jī)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，探討了使用該系統(tǒng)編程的一些工藝處理方法和技巧。 1 CNC-800M系統(tǒng)的特性和被加工機(jī)件的結(jié)構(gòu)、工藝特點(diǎn) Numeripath CNC-800M是美國吉廷斯•路易思(Giddings&Lewislne．)公司使用在PC--50等鏜銑加工中心上的一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其功能強(qiáng)大，控制精確、方便，公制、時(shí)制尺寸模式可任選，分辨率為0．001mm(英制為0．0001”)。 該系統(tǒng)的特點(diǎn)可用絕對(duì)坐標(biāo)指令或增量尺寸指令；直接輸入轉(zhuǎn)速S、進(jìn)給速度9(r/min或mm/min)的數(shù)值；可進(jìn)行直線插補(bǔ)或圓插補(bǔ)；可原點(diǎn)偏移；系統(tǒng)中有加工程序存儲(chǔ)器(PPS)，程序可通過穿孔紙帶或操作鍵盤輸入到PPS中，并可編輯，能存儲(chǔ)1750個(gè)程序段，各軸向最大可編程的數(shù)值為99999．999mm(英制為99999．9999”)；刀具長度可存人刀具存儲(chǔ)單元，在編程中不必把刀具尺寸與零件尺寸相加；有99種刀具的長度和半徑兩個(gè)方向補(bǔ)償功能；可自動(dòng)或手動(dòng)工作。 Numeripath CNC-800M系統(tǒng)主要用于殼體零件的加工，而殼體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄，被加工面多，精度要求高，生產(chǎn)周期長，加工量大，是機(jī)器和部件的基礎(chǔ)零件。 殼體零件主要加工表面是一些精密平面和精密軸孔，通常平面的加工精度較易保證，而精度要求較高的支承孔，以及孔和孔、孔和平面之間的相互位置精度則不易保證，所以主要孔的加工是殼體加工考慮的重點(diǎn)，也是一般殼體加工的工藝特點(diǎn)。 殼體零件加工程序，比其它零件的加工程序要復(fù)雜得多，程序中要對(duì)零件加工的全部工藝過程、工序工步、走刀路線、刀具形狀、切削參數(shù)、位移數(shù)據(jù)等，都必須有很詳細(xì)的規(guī)定。編程人員必須對(duì)所用的機(jī)床和控制系統(tǒng)，以及各種指令代碼格式都非常熟悉，具備必要的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，而且還必須具備機(jī)械加工工藝知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，能對(duì)零件加工的工藝過程作全面的分析和考慮。 2 編程技巧 2.1 工序相對(duì)集中 NumeripathCNC-800M系統(tǒng)控制的加工中心是可以實(shí)現(xiàn)鉆孔、鏜孔、銑削、鉸孔、攻絲等加工的多功能自動(dòng)機(jī)床，設(shè)備本身就是按工序集中、先面后孔、先基準(zhǔn)后其它的加工原則設(shè)計(jì)的，編程時(shí)就要體現(xiàn)這個(gè)原則。殼體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工面多，而且要從多個(gè)方向完成加工，為了避免程序過長，方便操作，一般把加工一個(gè)方向上的所有要素作為一個(gè)程序，完成多部位、多要素加工。編程時(shí)合理采用工序集中的原則，可減少空程，提高效率。 對(duì)粗加工和半精加工，以提高效率為主，盡量按刀具集中工序，用一把刀加工完所使用該刀加工的部位，然后再換第二把刀，以減少換刀次數(shù)，減少空程時(shí)間；零件進(jìn)行最后的精加工，則以保證精度為主，盡量考慮按加工部位集中工序。 2.2 粗、精分階段加工 殼體零件的毛坯一般為鑄件，其總體加工方案可以有兩種考慮：一種是毛坯經(jīng)時(shí)效處理后直接上加工中心，先粗后精，全部在加工中心上完成，充分發(fā)揮機(jī)床的高效能；另一種是采用粗、精分階段加工，粗加工在普通機(jī)床上加工，再轉(zhuǎn)熱處理時(shí)效，然后上加工中心進(jìn)行精加工。 殼體零件一般內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄，容易產(chǎn)生變形，粗加工后進(jìn)行時(shí)效，可以消除粗加工切削應(yīng)力，減少變形，保證精密孔的精度質(zhì)量；鑄件毛坯誤差大，加工余量不均勻，編程困難，不適宜在加工中心上加工；經(jīng)粗加工的毛坯，余量較小，分布均勻，有利于編程，安排在加工中心自動(dòng)加工，更能發(fā)揮自動(dòng)設(shè)備的精密和高效的功能。因此，采用后一種方案，粗、精分階段加工。這樣處理，在當(dāng)前數(shù)控機(jī)床較少的情況下，可減輕加工中心負(fù)擔(dān)，有利于先進(jìn)設(shè)備的精度保持。 2.3 大孔高效粗加工 殼體一般有很多尺寸不同的的大軸孔，這些孔數(shù)量很多，結(jié)構(gòu)不一，若按常規(guī)分粗鏜、半精鏜、精鏜加工，則需要大量不同規(guī)格和品種的刀具，而且換刀頻繁，增加了很多空程時(shí)間。如用原始的手工調(diào)整刀頭的方法，則費(fèi)時(shí)費(fèi)工，效率低，質(zhì)量也無法保證。編程時(shí)可以考慮以銑代鏜，利用Numeripath CNC-800M系統(tǒng)的圓插補(bǔ)功能，只需選用很少的幾種規(guī)格的圓柱銑刀，如先進(jìn)的高速切削刀具玉米銑刀，就可以完成所有較大孔的粗加工，非常經(jīng)濟(jì)高效。一般機(jī)殼上除部分小孔和深孔外，尺寸較大的孔都可以用這種方法。在加工同軸線上階梯孔時(shí)，如果臺(tái)肩比較大，精鏜孔后再刮平臺(tái)肩比較困難，且易劃傷鏜過的孔，出質(zhì)量問題，這時(shí)，也可以采用以銑代鏜。同樣，在加工內(nèi)環(huán)槽時(shí)，也可用此法，選擇合適的片銑刀加工。 以銑代鏜加工較大孔時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)采用“三圓弧插補(bǔ)法”銑內(nèi)圓，刀具的切人、退出都用一段與孔圓相切的圓弧，避免孔過切，有利于保證加工質(zhì)量。如圖1所示少500mm內(nèi)孔的加工，就采用“三圓弧插補(bǔ)法”，其中切深46mm，用φ80mm的玉米銑刀，刀具的切人、退出圓弧為R100mm。 圖1 “三圓弧插補(bǔ)法”銑內(nèi)圓 程序清單： N10 G W500.0 （移動(dòng)工作臺(tái)準(zhǔn)備上刀） N20 G M6 T1 H1 F360 S350 N30 G Z M12 N40 G Xl00.0 Y-110.0 （位置1） N50 G W-46.0 （進(jìn)JJ46） N60 G02 X Y-210.0 I100.0 J M3 CA2（圓弧切入，路徑1-2） N70 G02 X Y-210.0 IJ-210.0（加工φ500，路徑3-3） N80 G02 X Y-110.0 IJ-100.0（圓弧切出，路徑3-4） 2.4 熟練掌握零位跟蹤 Numeripath CNC-800M系統(tǒng)利用零位跟蹤來控制共軸線軸(W/Z)，自動(dòng)跟蹤這兩個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算出軸相對(duì)零件基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。 Z軸通常選用主軸的端面為其基點(diǎn)，鉆、鉸、攻絲、擴(kuò)孔、劃窩等加工一般采用Z軸運(yùn)動(dòng)完成，這一過程中刀具受力主要是軸向力，徑向尺寸較小，用Z軸方便且高效。 W軸基點(diǎn)是零件上的一個(gè)面，通常是一個(gè)較大的端面，鏜、銑等加工一般采用由W軸運(yùn)動(dòng)完成，即主軸軸向不動(dòng)，零件移動(dòng)，保證刀具的剛度，從而保證孔的形狀精度。 W/Z軸表示主軸端面和零件基準(zhǔn)面間的相對(duì)距離，除實(shí)際距離外，還受刀具補(bǔ)償指令H和原點(diǎn)偏移指令P影響。當(dāng)W/Z為正時(shí)，表示刀尖至零件基準(zhǔn)面間的距離，為負(fù)時(shí)，表示刀尖進(jìn)入零件基準(zhǔn)面間的距離。 零位跟蹤的W指令和Z指令是編程中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，不易掌握，下面用圖2來對(duì)照說明不同的W指令和Z指令產(chǎn)生的機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)果，以便于正確理解W指令和Z指令的作用。該理解方法在培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)編程過程中使用，效果顯著。 圖2 不同W和Z指令運(yùn)動(dòng)結(jié)果對(duì)照 程序清單： （找正，定基準(zhǔn)） N10 G X Y W+250.0P Tl H1（選擇刀具） N20 G Z Ml6 M12 （裝刀) N30 G W+1.0 （移動(dòng)工作臺(tái)，留空1） N40 G1 W-75.0FSM3 （工進(jìn)75） N5O G W+1.0 （移動(dòng)工作臺(tái)，留空1） N60 G Y （主軸箱上移) N70 G P-125.0Z+1.0H1 （進(jìn)刀） N80 G1 W-75.0 （工進(jìn)75） N90 G W+250.0 P （工作臺(tái)后退） N100 G Z Ml2 （卸刀） N110 G W P T H M6 （復(fù)位，結(jié)束） 2.5 精密孔的精加工 精密孔的精加工，一般用在對(duì)刀儀上調(diào)好尺寸的精鏜刀加工，而小孔用絞刀絞成，大孔用數(shù)孔鏜頭。NumeripathCNC-800M系統(tǒng)支持的數(shù)孔鏜頭屬于機(jī)床重要附件，常見的為CH系列，如CH-8、CH-16等。數(shù)孔鏜頭裝在主軸套筒上，由系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制，利用W軸(機(jī)床工作臺(tái))的線性運(yùn)動(dòng)和Z軸(刀具的徑向運(yùn)動(dòng))進(jìn)行加工。 加工同軸線上的幾個(gè)精密孔時(shí)，為了保證同軸度，有意安排手動(dòng)換刀，而不自動(dòng)換刀，以避免自動(dòng)換刀時(shí)坐標(biāo)變化，消除重復(fù)定位誤差。 加工孔距精度要求較高的一組孔時(shí)，為了提高定位精度，可采用單向定位編程法。以避免機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)誤差或測(cè)量誤差對(duì)定位精度的影響；同時(shí)，移位速度要低，以減小慣性對(duì)定位的影響。 3 結(jié)論 以上介紹了使用Numeripath CNC-800M系統(tǒng)編程的一些工藝處理和編程技巧，采用這些方法，可以簡化程序、減少空程時(shí)間、減少刀具數(shù)量，有利于充分發(fā)揮系統(tǒng)的效率。