李芳吉

摘要：由于科学技术的快速发展，致使产品的更新换代和人们的需求与时俱进。并且趋向多样化，数控车床与专用车床及普通车床相比，对零件结构变化的调整，灵活性强，当更换零件型号时，只需改变与该零件所匹配的程序即可。这就要求编程人员必须对所加工零件的路径、工艺流程、刀具参数及切削用量等，要有正确合理的选择与确定。这些先决条件的保证，是优化数控编程的关键所在。要保证数控车床所加工产品的质量，更重要的是软件编程，也就是根据不同轴承零件的结构特点，编制合理、高效的加工程序，有利于降低成本，提高质量和效益。

关键词：数控车床、圆锥滚子轴承外圈、优化编程

中图分类号： TG519.1 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: due to the rapid development of science and technology, the upgrading of products and the demand of people keep pace with The Times. And tend to be multiform, numerical control lathe and special lathe and ordinary lathe in the parts of the structural changes adjustment, flexibility, when replacement parts model, just change and the parts of the program can match. This requires programming staff to the path of processing components, technological process, tools and cutting parameters, such as the dosage, want to have the right choice and definition. These prerequisites to assure, is the key to optimize CNC programming. To ensure that the numerical control lathe machining product quality, more important is the software programming, is also according to different bearing parts of the structure characteristics, preparation of reasonable and efficient processing procedure, to reduce cost, improve quality and efficiency.

Key words: the numerical control lathe, tapered roller bearing outer ring, optimizing the programming

引言：數控编程是实现数控加工的关键，无论是采用手工编程还是自动编程，在编程前，首先必须分析所加工零件的零件图，选择合理的工装夹具、机床和刀具，制定数控加工的工艺方案，在数控编程中工艺处理的好坏，不仅会影响所编程序的繁简，还会影响机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量，生产的效益和成本。数控编程中工艺的处理有很大的灵活性，对于同一零件、同一个问题，在工艺设计和编程方面，可能有多种方案、必须根据实际的生产情况，具体问题、具体分析，在保证所加工产品质量的前提下，要综合考虑效益和成本等要求，要科学合理地设计加工路线，优化数控编程。在我们现在的实际生产中，所用的数控设备是两轴联动的，即纵向的X轴和横向的Z轴。对于不同结构的零件，其加工路线的制定和选择是不相同的。虽然最终达到的目的和结果是相同的，都是实现了某一工序的加工完成。但是在编制加工程序时，存在很大差异，其原因是不同结构的零件，可供选择加工的路线及与之相应的程序编制，存在繁简差异、有时复杂的加工路线和编程。在各程序段运行过程中、会存在干涉现象，也会影响所加工零件的加工精度和表面质量，会增加加工路线，增加刀具空行程移动的时间，还会使程序段数量增加，数值计算复杂、繁琐，增加编程的工作量，要达到优化编程的目的，就必须灵活设置参考点，在编程上采用化零为整法，同时要考虑减少刀具空行程。优化各项参数、减少刀具磨损等。

下面以某一圆锥滚子轴承外圈精车加工为例来说明优化编程的效果：

1、不合理的加工路线和工艺分析及相应的编程，其加工路线如下:

（1）以车代磨平端面（两面） （2）加工装配倒角及基面内倒角 （3）精车外滚道、非基面内外倒角

这种工艺路线的设置存在的缺陷是，没有考虑在一次装夹中完成多个加工面的加工，只是单一考虑了加工的便利性，并且将程序原点选在工件轴线与工件后端面、定位环前端面的交点上，这种设计思路不仅使加工路线变长，而且使编程和对刀都比较繁琐，使程序段增多，尤其是对刀时，既要考虑工件的外径尺寸、又要考虑工件的宽度尺寸。也会对编程的计算造成一定的难度。下面以图示来说明：

(1)、图a是以工件的非基准端面定位精车基准端面的图示和程序：

图b是以工件的基准端面定位精车非基准端面的图示和程序：

（2）、下图是以非基准面定位来加工装配倒角及基面内倒角的图示和程序：

（3）、下图是以基准面定位来加工精车外滚道及非基面内、外倒的图示和程序：

2、合理的加工路线、工艺设计及相应的编程：

（1）平基准端面、加工装配倒角和基准面内倒角 （2）平非基准端面、精车外滚道、非基面内外倒角。

在此种方式下，所选择的程序原点是工件轴线与工件前端面的交点。这种方法的设计，突出

的优点是简化了对刀，在对刀时不必考虑工件的宽度尺寸，而只考虑工件的外径尺寸，在Z

轴方向只输入数值0即可。其具体的加工过程和程序如下：

（1）、下图是以非基准面定位加工基准面、装配倒角和基面内倒角的图示和程序：

(2)、下图是以基准面定位平非基准面、精车外滚道及非基面内、外倒角的图示和程序：

编程时所用的代码符号及含义

G94 每分钟进给， Txxx刀具功能(选刀或换刀)， G00快速定位，

Fxx 进给速度， G01直线插补， G03 逆圆插补，

M03 主轴正转启动， M05 主轴停止转动，M30 程序结束并返回程序起点，

从上面两种加工方法的结果综合对比，可以看出在前一种加工方法和工艺设计下，工件需要装夹4次，才能完成4个工序的加工。并且4个工序要编制4次程序，程序段多，共需要41个程序段，装夹次数也增多，会产生夹持变形，影响产品质量，还有因多次装夹会增加辅助时间，指令的程序段增多，会使刀架的空行程时间增加，这样会使生产效率降低，成本增加。而在第二种设计方案下，工件只需装夹2次，同样可以完成所需工序的加工，共需程序段27个，并且简化了程序编制的次数，缩短了刀架空行程的时间，以及辅助时间。有利于产品质量的提高，更重要的是使程序的编制次数减少，各程序段之间衔接紧凑，大大提高了生产效率，有利于成本的降低，虽然在实际的生产当中编程方法和路径很多，但在保证质量、效益、成本的前提下，就要优化编程，同时要考虑机床参数，切削用量、刀具等因素的合理选择。就像前面两种方法，在加工基准面内倒角和非基面外倒角时，所选择的刀具是成型刀，可以简化编程和刀具的成本，切削用量方面的选择要根据所加工面的质量状况来确定。以上只是以圆锥滚子轴承外圈为例，说明了优化编程的重要意义，实际可以推广到各种机械零件加工的优化编程，

总之，数控编程方法灵活多样，针对同一种加工零件的同一加工过程，编程人员的思路不同，其编制的程序也不一定相同，但在各项指标都不超的前提下，要寻求最短的加工路线，来确定最优的编程。实现程序编制的最优化。

参考文献：

（1）、夏新涛、马伟滚动轴承制造工艺学机械工业出版社

（2）、黄义源机械设备电气与数字控制 中央广播电视大学出版社

（3）、世纪星车床数控编程说明书武汉华中数控有限公司出版

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。