Numeripath CNC-800M系统编程技巧探讨

摘要：基于NumeripathCNC-800M系统的特性和被加工机件的结构特点，探讨了使用该系统编程的一些工艺处理方法和技巧。 1 CNC-800M系统的特性和被加工机件的结构、工艺特点 Numeripath CNC-800M是美国吉廷斯•路易思(GiddingsLewislne．)公司使用在PC--50等镗铣加工中心上的一种计算机控制系统，其功能强大，控制精确、方便，公制、时制尺寸模式可任选，分辨率为0．001mm(英制为0．0001”)。该系统的特点可用绝对坐标指令或增量尺寸指令；直接输入转速S、进给速度9(r/min或mm/min)的数值；可进行直线插补或圆插补；可原点偏移；系统中有加工程序存储器(PPS)，程序可通过穿孔纸带或操作键盘输入到PPS中，并可编辑，能存储1750个程序段，各轴向最大可编程的数值为99999．999mm(英制为99999．9999”)；刀具长度可存人刀具存储单元，在编程中不必把刀具尺寸与零件尺寸相加；有99种刀具的长度和半径两个方向补偿功能；可自动或手动工作。 Numeripath CNC-800M系统主要用于壳体零件的加工，而壳体零件结构复杂、壁薄，被加工面多，精度要求高，生产周期长，加工量大，是机器和部件的基础零件。壳体零件主要加工表面是一些精密平面和精密轴孔，通常平面的加工精度较易保证，而精度要求较高的支承孔，以及孔和孔、孔和平面之间的相互位置精度则不易保证，所以主要孔的加工是壳体加工考虑的重点，也是一般壳体加工的工艺特点。壳体零件加工程序，比零件的加工程序要复杂得多，程序中要对零件加工的全部工艺过程、工序工步、走刀路线、刀具形状、切削参数、位移数据等，都必须有很详细的规定。编程人员必须对所用的机床和控制系统，以及各种指令代码格式都非常熟悉，具备必要的数算能力，而且还必须具备机械加工工艺知识和经验，能对零件加工的工艺过程作全面的分析和考虑。 2 编程技巧 2.1 工序相对集中 NumeripathCNC-800M系统控制的加工中心是可以实现钻孔、镗孔、铣削、铰孔、攻丝等加工的多功能自动机床，设备本身就是按工序集中、先面后孔、先基准后的加工原则设计的，编程时就要体现这个原则。壳体零件结构复杂，加工面多，而且要从多个方向完成加工，为了避免程序过长，方便操作，一般把加工一个方向上的所有要素作为一个程序，完成多部位、多要素加工。编程时合理采用工序集中的原则，可减少空程，提高效率。对粗加工和半精加工，以提高效率为主，尽量按刀具集中工序，用一把刀加工完所使用该刀加工的部位，然后再换第二把刀，以减少换刀次数，减少空程时间；零件进行最后的精加工，则以保证精度为主，尽量考虑按加工部位集中工序。 2.2 粗、精分阶段加工壳体零件的毛坯一般为铸件，其总体加工方案可以有两种考虑：一种是毛坯经时效处理后直接上加工中心，先粗后精，全部在加工中心上完成，充分发挥机床的高效能；另一种是采用粗、精分阶段加工，粗加工在普通机床上加工，再转热处理时效，然后上加工中心进行精加工。壳体零件一般内腔结构复杂，壁薄，容易产生变形，粗加工后进行时效，可以消除粗加工切削应力，减少变形，保证精密孔的精度质量；铸件毛坯误差大，加工余量不均匀，编程困难，不适宜在加工中心上加工；经粗加工的毛坯，余量较小，分布均匀，有利于编程，安排在加工中心自动加工，更能发挥自动设备的精密和高效的功能。因此，采用后一种方案，粗、精分阶段加工。这样处理，在当前数控机床较少的情况下，可减轻加工中心负担，有利于先进设备的精度保持。 2.3 大孔高效粗加工壳体一般有很多尺寸不同的的大轴孔，这些孔数量很多，结构不一，若按常规分粗镗、半精镗、精镗加工，则需要大量不同规格和品种的刀具，而且换刀频繁，增加了很多空程时间。如用原始的手工调整刀头的方法，则费时费工，效率低，质量也无法保证。编程时可以考虑以铣代镗，利用Numeripath CNC-800M系统的圆插补功能，只需选用很少的几种规格的圆柱铣刀，如先进的高速切削刀具玉米铣刀，就可以完成所有较大孔的粗加工，非常经济高效。一般机壳上除部分小孔和深孔外，尺寸较大的孔都可以用这种方法。在加工同轴线上阶梯孔时，如果台肩比较大，精镗孔后再刮平台肩比较困难，且易划伤镗过的孔，出质量问题，这时，也可以采用以铣代镗。同样，在加工内环槽时，也可用此法，选择合适的片铣刀加工。以铣代镗加工较大孔时，按经验采用“三圆弧插补法”铣内圆，刀具的切人、退出都用一段与孔圆相切的圆弧，避免孔过切，有利于保证加工质量。如图1所示少500mm内孔的加工，就采用“三圆弧插补法”，其中切深46mm，用φ80mm的玉米铣刀，刀具的切人、退出圆弧为R100mm。 图1 “三圆弧插补法”铣内圆 程序清单： N10 G W500.0 （移动工作台准备上刀） 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 （进JJ46） N60 G02 X Y-210.0 I100.0 J M3 CA2（圆弧切入，路径1-2） N70 G02 X Y-210.0 IJ-210.0（加工φ500，路径3-3） N80 G02 X Y-110.0 IJ-100.0（圆弧切出，路径3-4） 2.4 熟练掌握零位跟踪 Numeripath CNC-800M系统利用零位跟踪来控制共轴线轴(W/Z)，自动跟踪这两个轴的运动，并计算出轴相对零件基准点的位置。 Z轴通常选用主轴的端面为其基点，钻、铰、攻丝、扩孔、划窝等加工一般采用Z轴运动完成，这一过程中刀具受力主要是轴向力，径向尺寸较小，用Z轴方便且高效。 W轴基点是零件上的一个面，通常是一个较大的端面，镗、铣等加工一般采用由W轴运动完成，即主轴轴向不动，零件移动，保证刀具的刚度，从而保证孔的形状精度。 W/Z轴表示主轴端面和零件基准面间的相对距离，除实际距离外，还受刀具补偿指令H和原点偏移指令P影响。当W/Z为正时，表示刀尖至零件基准面间的距离，为负时，表示刀尖进入零件基准面间的距离。零位跟踪的W指令和Z指令是编程中的一个重点和难点，不易掌握，下面用图2来对照说明不同的W指令和Z指令产生的机床运动结果，以便于正确理解W指令和Z指令的作用。该理解方法在培训现场编程过程中使用，效果显著。 图2 不同W和Z指令运动结果对照程序清单： （找正，定基准） N10 G X Y W+250.0P Tl H1（选择刀具） N20 G Z Ml6 M12 （装刀) N30 G W+1.0 （移动工作台，留空1） N40 G1 W-75.0FSM3 （工进75） N5O G W+1.0 （移动工作台，留空1） N60 G Y （主轴箱上移) N70 G P-125.0Z+1.0H1 （进刀） N80 G1 W-75.0 （工进75） N90 G W+250.0 P （工作台后退） N100 G Z Ml2 （卸刀） N110 G W P T H M6 （复位，结束） 2.5 精密孔的精加工精密孔的精加工，一般用在对刀仪上调好尺寸的精镗刀加工，而小孔用绞刀绞成，大孔用数孔镗头。NumeripathCNC-800M系统支持的数孔镗头属于机床重要附件，常见的为CH系列，如CH-8、CH-16等。数孔镗头装在主轴套筒上，由系统的计算机控制，利用W轴(机床工作台)的线性运动和Z轴(刀具的径向运动)进行加工。加工同轴线上的几个精密孔时，为了保证同轴度，有意安排手动换刀，而不自动换刀，以避免自动换刀时坐标变化，消除重复定位误差。加工孔距精度要求较高的一组孔时，为了提高定位精度，可采用单向定位编程法。以避免机床传动系统误差或测量误差对定位精度的影响；同时，移位速度要低，以减小惯性对定位的影响。 3 结论 以上介绍了使用Numeripath CNC-800M系统编程的一些工艺处理和编程技巧，采用这些方法，可以简化程序、减少空程时间、减少刀具数量，有利于充分发挥系统的效率。