《基于GSK928TEa数控车床系统编程加工轴类零件》
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摘 要：文章介绍了数控车床加工的原理,以某典型轴类零件加工任务为例,介绍了该典型轴类零件的结构特点,对其加工工艺进行分析,解决了刀具的装夹定位问题.基于GSK928TEa數控车床系统对其进行数控程序的编写以及加工工艺的模拟加工,在GSK928TEa数控车床完成轴类零件的加工.
关键词：GSK928TEa数控车床;轴类零件;加工工艺分析;程序编写
中图分类号：TG659文献标志码：A文章编号：2095-2945（2020）18-0106-03
Abstract： The principle of CNC lathe machining is introduced. Taking the machining task of a typical shaft part as an example, the structure characteristics of the typical shaft part are introduced, its machining technology is analyzed, and the problem of tool clamping and positioning is solved. Based on the GSK928TEa CNC lathe system, the CNC program is compiled and the machining process is simulated, and the shaft parts are machined on the GSK928TEa CNC lathe.
Keywords： GSK928TEa CNC lathe; shaft parts; machining process analysis; programming
前言
GSK928TEa数控车床由车床主体、伺服系统、数控系统组成,是在对刀确定工件坐标系原点后,执行根据加工零件图和工艺要求编写好的加工程序,控制X、Z坐标轴运动和各部件协调动作,实现自动运行加工零件.数控车床编程加工是机械制造的主要加工方式之一,需要根据工艺分析、编写程序、模拟检查、数控车床操作等实现[1-2].利用数控车床进行零件加工,能够大大提高生产效率与产品质量[3].在机械制造中,轴类零件的加工非常普遍[4],下面以典型轴类零件加工任务为例,进行工艺分析,介绍数控车床加工零件的具体操作方法,并在GSK928TEa数控车床系统进行编写加工程序和模拟加工,完成轴类零件的加工.
1 典型轴类零件的分析
图1所示是典型轴类零件的零件图,毛坯尺寸?35mm×100mm,材料为塑料.根据零件图可知,零件属于轴类零件,零件的尺寸单位为mm,不做尺寸精度要求.要求在GSK928TEa数控车床上对图1所示的典型轴类零件进行程序的编写,并在系统的操作面板进行模拟加工以及完成轴类零件的加工.从图纸可知,其结构包括直线、倒角、退刀槽、台阶、凸圆弧、锥面和螺纹等.
1.1 刀具的选择
通过分析此轴类零件的结构,可知该轴类零件上面有直线、倒角、退刀槽、台阶、凸圆弧、锥面和螺纹等结构,因此选择外圆车刀、螺纹车刀、切槽刀3把车刀可以满足加工要求.
1.2 加工工艺的制定
通过上述结构分析及选择的刀具型号,拟定零件加工工艺如下：（1）选择工件右端面圆心为坐标原点建立工件坐标系,装夹工件;（2）加工右端面及外圆,进行外圆车刀、螺纹车刀、切槽刀的对刀,确定工件坐标系;（3）粗车工件外轮廓（除螺纹、槽外）;（4）加工M12×1.75的螺纹;（5）切3mm×1mm的槽;（6）切断.
1.3 加工步骤
数控车床是根据编写的加工程序进行车削加工的.为防止刀具与工件发生碰撞,需要在加工前装夹工件、合理布置刀具的安装位置和设定工件坐标系的原点.
1.3.1 工件和刀具装夹
工件装夹时,工件伸出长度取决于加工零件总长,但工件伸出长度不能小于零件总长,加工该轴类零件时取伸出长度比零件总长多出30mm.
每把刀具加工结束后,都需要根据工件在数控车床的装夹位置合理设置换刀点位置,以防刀具与工件发生碰撞,保证换刀过程的安全[4].由于轴类零件上面的直线、倒角、台阶、凸圆弧、锥面等结构可以先用外圆车刀加工外轮廓,接着转换到螺纹车刀加工M12螺纹,最后转换到切槽刀加工退刀槽和切断工件.因此把外圆车刀、螺纹车刀、切槽刀分别装在并排的三个刀架上,考虑到刀具的安装实际长度,根据工件的位置和刀具的安装实际长度合理设置刀架间的位置.
1.3.2 设置工件坐标系的原点
对数控机床而言,在加工零件前最关键的一个操作就是对刀,即保证刀具与工件加工位置的准确性[5-7].用试切对刀法进行工件坐标系原点设置,数控车床工作零件的工作坐标系原点通常都设置在主轴的中心线上,且靠近工件右端面[8],需要在X方向和Z方向进行对刀.
（1）X方向的对刀
在机床上装夹好轴类工件,选择合适的主轴转速,启动主轴.在手动的方式下移动外圆车刀在工件上沿表面切出一个小台阶,在X轴不移动的情况下,沿Z方向将外圆车刀移动到安全位置,停止主轴旋转.用游标卡尺测量所切出的台阶的直径.按系统操作面板的I键,屏幕显示对刀X：输入游标卡尺测量出的直径值,然后按回车键,输入刀偏号01,然后按回车键,系统自动计算出X轴方向的刀偏值,并存入指定的偏置号中.
（2）Z方向的对刀
再次启动主轴,移动外圆车刀在工件上沿表面切出一个端面,在Z轴不移动的情况下,沿X方向将外圆车刀移动到安全位置,停止主轴转动.按系统操作面板的K键,屏幕显示对刀Z：输入0值,然后按回车键,输入刀偏号01,然后按回车键,系统自动计算出Z方向的刀偏值,并存入指定的偏置号中.要注意正确输入刀具参数所对应的刀具,以免发生刀具与工件相碰撞.
这样工件坐标系原点就设置在工件的右端面中心处.螺纹车刀、切槽刀的对刀设置同理.需要注意的是在螺纹车刀对刀时不用再进行切削对刀,只需使刀尖轻触工件端面和外圆面,在切槽刀的Z方向对刀时不用再切端面,只需使刀尖轻触工件端面.
2 加工程序的編写
数控加工的自动加工过程,就是按照编写好的零件程序自动运行的过程.数控程序是根据加工零件的图样和工艺要求,用数控编程语言将其描述出来,编制成零件的加工程序.根据轴类零件上面有直线、倒角、退刀槽、台阶、凸圆弧、锥面和螺纹结构,加工程序需要用到的G代码指令有：快速定位指令G00、直线插补指令G01、顺时针圆弧插补指令G03、轴面粗车循环指令G71、螺纹切削循环指令G92等.
程序的输入有两种方式,一种是在系统的操作面板直接输入,编程者需要将每一个指令利用面板输入,能体验数控机床编程的实际操作.另一种可在电脑中新建记事本的方式进行程序的输入,然后将编程文件拷贝到数控车床系统中,输入速度较快.加工的程序采用在系统的操作面板直接输入,加工程序的具体编写流程为：编辑→输入程序名→ENTER →编辑程序→文件保存.
参考程序如下所示：
N0000 M10 使卡盘夹紧
N0001 M3 S800 开主轴主轴转速800
N0002 T0101 G99 F0.1每转进给 F单位：mm/r
N0003 G00 X37 Z2
N0004 G71 X0 I1 K0.5 P0006 Q0019 外圆复合循环
N0005 G00 X37 Z1.5
N0006 G01 Z0 X8 F0.1车端面到倒角处
N0007 X10 W-1倒角1×45°
N0008 Z-10车?10mm外圆
N0009X11.8
N0010X12 W-0.1 倒角0.1×45°
N0011 Z-30 车?12mm外圆
N0012 X17 车端面到倒角处
N0013 X18 W-0.5倒角0.5×45°
N0014 Z-35 车?18mm外圆
N0015 X20
N0016 G03 X26 W-3 R3车凸圆弧
N0017 G01 Z-45车?26mm外圆
N0018 G01 X30 W-5车锥度
N0019 G01 U2
N0020 G00 Z30
N0021 T0202
N0022 G00 X14
N0023 Z-8
N0024 G92 X11.5 Z-28 P1.75加工螺纹
N0025 X11.2 切第二刀螺纹
N0026 X10.9 切第三刀螺纹
N0027 X10.6 切第四刀螺纹
N0028 X10.4 切第五刀螺纹
N0029 X10.3 切第六刀螺纹
N0030 G00 X14
N0031 Z30退刀到安全距离
N0032 T0303
N0033 G00 X12
N0034 Z-10快速定位
N0035 G01 X8 F0.1切?8mm槽
N0036 G00 X37
N0037 Z-53
N0038 G01 X0
N0039 G00 X37
N0040 Z30
N0041 M05
N0042 M30
3 数控车床模拟加工及产品
将编写的程序输入到系统的操作面板后,可以将编写的程序在系统中进行加工的模拟操作,检验的刀具加工轨迹,找出程序的缺陷并进行改进,然后保存程序.如果程序没有问题,则关闭模拟功能,通过加工程序中的快速定位指令G00、直线插补指令G01、顺时针圆弧插补指令G03、轴面粗车循环指令G71、螺纹切削循环指令G92等实现轴类零件的外轮廓、螺纹、退刀槽等结构的自动加工操作.经过加工工艺路线的模拟和实际加工操作,模拟和实际的轴类零件加工路线和结果分别如图2、图3所示.
4 结束语
零件加工是一项综合性实践工程,需要不断积累基本操作技能、掌握加工编程方法,才能在数控加工中按要求完成加工工艺的操作.本文通过GSK928TEa数控车床系统,以典型轴类零件为加工任务,对机械加工中的典型轴类零件的加工工艺和加工编程进行了分析,编写了合理的加工程序,解决了外圆车刀、螺纹车刀、切槽刀的装夹定位问题,通过在系统操作面板对典型轴类零件的加工工艺路线进行了模拟加工操作,最终加工出了合格的产品,对从事相关工作人员提供了借鉴.
参考文献：
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[7]孟生才,方革新,王华.数控机床编程和操作中的撞刀分析[J].机床与液压,2010（16）：113-114.
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回顾述说,这是适合数控车床论文写作的大学硕士及关于数控车床本科毕业论文，相关数控车床开题报告范文和学术职称论文参考文献.
数控车床引用文献:
[1] 数控车床技师论文题目 数控车床技师论文题目怎样拟
[2] 数控车床论文题目范文 数控车床论文题目如何定
[3] 数控车床方面论文参考文献 数控车床外文文献怎么找
