?CNC加工是指使用計算機控制的機床對工件進行加工的一種制造工藝。它通過預(yù)先編寫好的數(shù)控程序來精確控制機床的運動,包括刀具的路徑、速度、進給量等參數(shù),從而將原材料加工成符合設(shè)計要求的零件。下面小編介紹一下:
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圖紙設(shè)計與工藝規(guī)劃
圖紙設(shè)計:
這是 CNC 加工的起始點。設(shè)計人員使用專業(yè)的計算機輔助設(shè)計(CAD)軟件,如 AutoCAD、SolidWorks 等,根據(jù)產(chǎn)品的功能和需求來設(shè)計零件的三維模型。在設(shè)計過程中,要考慮零件的形狀、尺寸、公差、表面粗糙度等諸多因素。例如,對于一個機械零件,需要精確設(shè)計其各個特征的尺寸,像軸類零件的直徑、長度,以及孔的位置和大小等。
工藝規(guī)劃:
根據(jù)零件的設(shè)計圖紙,工藝工程師要規(guī)劃出最佳的加工工藝路線。這包括確定加工順序、選擇合適的加工設(shè)備(如 CNC 車床、銑床或加工中心)、刀具類型和切削參數(shù)等。例如,對于一個既有回轉(zhuǎn)體特征又有平面特征的復雜零件,可能先在 CNC 車床上加工回轉(zhuǎn)體部分,然后在 CNC 加工中心上加工平面部分和其他復雜特征。同時,還要考慮如何裝夾工件,以確保加工精度和穩(wěn)定性。
編程準備
選擇編程軟件:
根據(jù)加工工藝和機床類型,選擇合適的數(shù)控編程軟件。常用的有 Mastercam、UG NX(Unigraphics)、PowerMILL 等。這些軟件各有特點,例如 Mastercam 以其強大的二維和三維刀具路徑生成功能而著稱,適用于多種類型的 CNC 機床編程;UG NX 不僅可以進行數(shù)控編程,還能進行復雜的產(chǎn)品設(shè)計和模具設(shè)計。
導入零件模型:
將設(shè)計好的零件模型文件(如.STL、.IGES、.STEP 等格式)導入到編程軟件中。在導入過程中,要確保模型的完整性和準確性。有些軟件可能需要對模型進行修復或簡化處理,以方便后續(xù)的編程操作。例如,如果模型存在一些微小的瑕疵或多余的幾何特征,可能會影響刀具路徑的生成,此時需要進行適當?shù)那謇怼?br>設(shè)置加工坐標系(MCS)和工件坐標系(WCS):
加工坐標系是數(shù)控編程的基準,它決定了刀具和工件在機床中的相對位置。工件坐標系則是根據(jù)零件自身的幾何特征和加工要求來定義的。在編程軟件中,需要準確地設(shè)置這兩個坐標系。例如,對于一個對稱的零件,通常將工件坐標系的原點設(shè)置在零件的對稱中心,這樣便于編程時確定刀具路徑的坐標位置。
數(shù)控編程
刀具路徑規(guī)劃:
根據(jù)零件的形狀和加工要求,在編程軟件中規(guī)劃刀具的運動路徑。這是數(shù)控編程的核心環(huán)節(jié)。對于簡單的平面銑削,可能只需要規(guī)劃直線和圓弧的刀具路徑;而對于復雜的曲面加工,則需要使用曲面擬合、等高線加工等高級刀具路徑策略。例如,在加工一個自由曲面的汽車零部件時,采用等高線加工方式可以使刀具沿著曲面的等高線進行切削,從而獲得較好的表面質(zhì)量。
刀具選擇與參數(shù)設(shè)置:
根據(jù)加工工藝和零件材料,選擇合適的刀具。刀具的種類繁多,包括銑刀、車刀、鉆頭、鏜刀等。例如,加工鋁合金材料的零件,一般選擇硬質(zhì)合金銑刀,因為它具有良好的切削性能和耐磨性。同時,要設(shè)置刀具的參數(shù),如切削速度、進給量、切削深度等。這些參數(shù)的合理設(shè)置直接影響加工質(zhì)量和效率。一般來說,切削速度要根據(jù)刀具材料和工件材料的特性來確定,進給量則要考慮零件的表面粗糙度要求等因素。
生成數(shù)控代碼(G 代碼和 M 代碼):
在完成刀具路徑規(guī)劃和參數(shù)設(shè)置后,編程軟件會自動生成數(shù)控代碼。數(shù)控代碼主要由 G 代碼(準備功能代碼)和 M 代碼(輔助功能代碼)組成。G 代碼用于控制機床的運動方式,如直線插補(G01)、圓弧插補(G02、G03)等;M 代碼用于控制機床的輔助動作,如主軸的啟動(M03)、停止(M05),冷卻液的開啟(M08)和關(guān)閉(M09)等。生成的數(shù)控代碼需要進行仔細檢查,確保沒有語法錯誤和邏輯錯誤,否則可能會導致機床運行異常。
程序驗證與優(yōu)化
模擬驗證:
在將數(shù)控程序輸入機床之前,需要進行模擬驗證。編程軟件通常提供模擬加工功能,可以在計算機上模擬刀具和工件的運動過程。通過模擬,可以檢查刀具是否會與工件發(fā)生碰撞、是否存在過切或欠切現(xiàn)象等。例如,如果刀具路徑規(guī)劃不當,在模擬過程中可能會發(fā)現(xiàn)刀具切入了零件不應(yīng)該加工的區(qū)域,這就需要對刀具路徑進行調(diào)整。
程序優(yōu)化:
根據(jù)模擬驗證的結(jié)果,對數(shù)控程序進行優(yōu)化。優(yōu)化的內(nèi)容包括調(diào)整刀具路徑,使加工過程更加順暢和高效;優(yōu)化切削參數(shù),以提高加工質(zhì)量和減少加工時間。例如,如果發(fā)現(xiàn)某個加工區(qū)域的切削余量較大,可以適當增加切削深度,但同時要注意不能超過刀具和機床的承受能力。此外,還可以優(yōu)化刀具的換刀順序,減少換刀時間,提高加工效率。
機床準備與工件裝夾
機床檢查與調(diào)試:
在加工前,要對 CNC 機床進行全面檢查。包括檢查機床的坐標軸運動是否順暢、精度是否符合要求,檢查主軸的轉(zhuǎn)速和扭矩是否正常,檢查刀具夾緊裝置是否可靠等。同時,要根據(jù)數(shù)控程序的要求,調(diào)試機床的相關(guān)參數(shù),如進給速度倍率、主軸轉(zhuǎn)速倍率等。例如,如果數(shù)控程序中設(shè)定的進給速度較高,在調(diào)試時可以先將進給速度倍率調(diào)低,觀察機床的運行情況,確保安全后再逐步提高倍率。
工件裝夾:
選擇合適的裝夾方式和夾具將工件固定在機床工作臺上。工件裝夾的關(guān)鍵是要保證工件的定位精度和裝夾的牢固性。對于形狀規(guī)則的工件,可以使用平口鉗、三爪卡盤等通用夾具;對于形狀不規(guī)則的工件,則需要使用專用夾具。例如,在加工一個薄壁環(huán)形零件時,可以使用彈性脹套夾具,既可以保證工件的定位精度,又能防止工件在加工過程中變形。
實際加工
程序傳輸與啟動:
將經(jīng)過驗證和優(yōu)化的數(shù)控程序傳輸?shù)?CNC 機床的數(shù)控系統(tǒng)中。傳輸方式有多種,如通過 RS - 232 接口、USB 接口、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取T诔绦騻鬏斖瓿珊?,啟動機床,機床將按照數(shù)控程序的指令開始加工。操作人員需要密切關(guān)注機床的運行狀態(tài),如主軸的轉(zhuǎn)速、刀具的進給情況、切削聲音等。
加工過程監(jiān)控:
在加工過程中,要不斷監(jiān)控加工質(zhì)量。這包括觀察工件的加工精度是否符合要求,如尺寸精度、形狀精度等;檢查刀具的磨損情況,因為刀具磨損會影響加工精度和表面質(zhì)量;同時還要注意機床的運行狀態(tài),如是否有異常振動、溫度升高等情況。如果發(fā)現(xiàn)問題,要及時采取措施,如暫停加工,更換刀具或調(diào)整機床參數(shù)等。
質(zhì)量檢測與成品處理
質(zhì)量檢測:
加工完成后,使用各種量具和檢測設(shè)備對零件進行質(zhì)量檢測。常用的檢測工具包括卡尺、千分尺、百分表、三坐標測量儀等。檢測的內(nèi)容主要包括零件的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度。例如,對于一個高精度的機械零件,可能需要使用三坐標測量儀來精確測量其各個特征的三維坐標,以確定零件是否符合設(shè)計要求。
成品處理:
根據(jù)質(zhì)量檢測的結(jié)果,對成品進行處理。如果零件符合質(zhì)量要求,則進行必要的表面處理,如清洗、防銹、噴漆等;如果零件不符合質(zhì)量要求,則需要分析原因,如數(shù)控程序錯誤、機床精度問題、刀具磨損等,并采取相應(yīng)的補救措施,如重新加工、修復等。