Numeripath CNC-800M系統編程技巧探討

摘要：基于NumeripathCNC-800M系統的特性和被加工機件的結構特點，探討了使用該系統編程的一些工藝處理方法和技巧。
1 CNC-800M系統的特性和被加工機件的結構、工藝特點
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算機控制系統，其功能強大，控制精確、方便，公制、時制尺寸模式可任選，分辨率為0．001mm(英制為0．0001”)。
該系統的特點可用絕對坐標指令或增量尺寸指令；直接輸入轉速S、進給速度9(r/min或mm/min)的數值；可進行直線插補或圓插補；可原點偏移；系統中有加工程序存儲器(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1750個程序段，各軸向最大可編程的數值為99999．999mm(英制為99999．9999”)；刀具長度可存人刀具存儲單元，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方向補償功能；可自動或手動工作。
Numeripath CNC-800M系統主要用于殼體零件的加工，而殼體零件結構復雜、壁薄，被加工面多，精度要求高，生產周期長，加工量大，是機器和部件的基礎零件。
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，也是一般殼體加工的工藝特點。
殼體零件加工程序，比其它零件的加工程序要復雜得多，程序中要對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、位移數據等，都必須有很詳細的規定。編程人員必須對所用的機床和控制系統，以及各種指令代碼格式都非常熟悉，具備必要的數學運算能力，而且還必須具備機械加工工藝知識和經驗，能對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 工序相對集中
NumeripathCNC-800M系統控制的加工中心是可以實現鉆孔、鏜孔、銑削、鉸孔、攻絲等加工的多功能自動機床，設備本身就是按工序集中、先面后孔、先基準后其它的加工原則設計的，編程時就要體現這個原則。殼體零件結構復雜，加工面多，而且要從多個方向完成加工，為了避免程序過長，方便操作，一般把加工一個方向上的所有要素作為一個程序，完成多部位、多要素加工。編程時合理采用工序集中的原則，可減少空程，提高效率。
對粗加工和半精加工，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，減少空程時間；零件進行最后的精加工，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：一種是毛坯經時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，充分發揮機床的高效能；另一種是采用粗、精分階段加工，粗加工在普通機床上加工，再轉熱處理時效，然后上加工中心進行精加工。
殼體零件一般內腔結構復雜，壁薄，容易產生變形，粗加工后進行時效，可以消除粗加工切削應力，減少變形，保證精密孔的精度質量；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加工，更能發揮自動設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，在當前數控機床較少的情況下，可減輕加工中心負擔，有利于先進設備的精度保持。
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，這些孔數量很多，結構不一，若按常規分粗鏜、半精鏜、精鏜加工，則需要大量不同規格和品種的刀具，而且換刀頻繁，增加了很多空程時間。如用原始的手工調整刀頭的方法，則費時費工，效率低，質量也無法保證。編程時可以考慮以銑代鏜，利用Numeripath CNC-800M系統的圓插補功能，只需選用很少的幾種規格的圓柱銑刀，如先進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，非常經濟高效。一般機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，如果臺肩比較大，精鏜孔后再刮平臺肩比較困難，且易劃傷鏜過的孔，出質量問題，這時，也可以采用以銑代鏜。同樣，在加工內環槽時，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，按經驗采用“三圓弧插補法”銑內圓，刀具的切人、退出都用一段與孔圓相切的圓弧，避免孔過切，有利于保證加工質量。如圖1所示少500mm內孔的加工，就采用“三圓弧插補法”，其中切深46mm，用φ80mm的玉米銑刀，刀具的切人、退出圓弧為R100mm。

程序清單：
（找正，定基準）
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 （移動工作臺，留空1）
N40 G1 W-75.0FSM3 （工進75）
N5O G W+1.0 （移動工作臺，留空1）
N60 G Y （主軸箱上移)
N70 G P-125.0Z+1.0H1 （進刀）
N80 G1 W-75.0 （工進75）
N90 G W+250.0 P （工作臺后退）
N100 G Z Ml2 （卸刀）
N110 G W P T H M6 （復位，結束）
2.5 精密孔的精加工
精密孔的精加工，一般用在對刀儀上調好尺寸的精鏜刀加工，而小孔用絞刀絞成，大孔用數孔鏜頭。NumeripathCNC-800M系統支持的數孔鏜頭屬于機床重要附件，常見的為CH系列，如CH-8、CH-16等。數孔鏜頭裝在主軸套筒上，由系統的計算機控制，利用W軸(機床工作臺)的線性運動和Z軸(刀具的徑向運動)進行加工。
加工同軸線上的幾個精密孔時，為了保證同軸度，有意安排手動換刀，而不自動換刀，以避免自動換刀時坐標變化，消除重復定位誤差。
加工孔距精度要求較高的一組孔時，為了提高定位精度，可采用單向定位編程法。以避免機床傳動系統誤差或測量誤差對定位精度的影響；同時，移位速度要低，以減小慣性對定位的影響。
3 結論
以上介紹了使用Numeripath CNC-800M系統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、減少空程時間、減少刀具數量，有利于充分發揮系統的效率。