1.2 數控銑削的加工過程

有了上面的預備知識后，下面我們就看一看一個真正的數控銑削零件加工過程是怎樣完成的。

1.2.1 加工工藝分析

試想一下在一個普通零件加工之前，我們都會提出下面幾個問題：

（1）我們要加工什么？—對加工對象進行分析。

（2）怎樣進行加工？—確定加工方案。

（3）選擇什么工具完成加工？—確定工藝裝備。

而這些與加工息息相關的分析過程，決定了加工過程每個環節的任務、要求和采用的具體方法。我們將這些任務、要求和方法統稱為加工工藝，而為了便于指導加工，往往將這些工藝分析的結果文檔化，就是工藝規程。下面我們以一個實例簡單介紹加工工藝的制訂過程。

1.分析零件樣圖，并確定毛坯

在加工之前首先要對加工對象進行分析，獲取與加工有關的信息。而加工對象往往不會是一個現成的實物，呈現在你的面前，多數情況下我們必須面對的是一張清楚描述零件外觀的機械零件樣圖。因此，作為機械加工人員，第一項要掌握的技能就是“識圖”，就是要求能夠準確地將圖紙信息轉換成零件的加工信息，如零件的被加工部分的形狀、尺寸、材料、精度、表面粗糙度和零件的數量等。例如，如果進行下面零件的加工，如圖1-6所示，我們應該從零件樣圖中獲得哪些與加工有關的信息？

由圖1-6 可以看出，該零件的材料為45 號鋼，數量為50 件，而主要被加工部位為零件六個主要平面和環形輪廓及兩個孔，對于加工部位的精度，除兩個孔有位置精度的要求，其余部分并未規定。而零件的表面粗糙度Ra=12.5 μm。

由此我們可以確定：零件毛坯為110 mm×70 mm×30 mm的45號鋼，并繪制出毛坯零件圖，如圖1-7所示。

2.確定加工方案

確定加工方案就是依據樣圖上的加工信息（材料、數量、精度等），確定加工方法和加工過程，如銑削、車削、磨削或是其他加工方法。在此還要確定使用的機床。可以看出，要想正確地選擇加工方法，我們還應具備一定的機械加工基礎知識。具體而言，包括以下兩個方面。

1）確定加工方法

有了以前我們對數控銑削方面介紹的預備知識，經過分析，顯然此零件平面及環形輪廓的加工應該采用銑削，而孔的加工應該采用鉆削。無疑，50件的批量非常適合于數控加工。

2）確定加工過程，制訂工序

此步驟是制訂加工工藝的重要環節，其決定了加工過程如何進行，先做什么，后做什么，并要求制訂出每一步的任務和要求即工序卡。

此零件采用三道工序：先加工六個平面，再加工環形輪廓，最后完成孔加工。由于采用加工中心作為加工機床，后兩道工序可以合為一道，即利用加工中心具有的自動換刀功能可以實現一次裝夾完成兩道工序的加工。

3.確定工藝裝備

當加工過程制訂完成之后，就要針對每道工序確定所需要的加工裝備，包括刀具、夾具等。

1）刀具的選擇

根據本例中的零件材料和加工情況選擇適當的刀具類型、刀具材料，如表1-1 所示。使用多把刀具實現自動換刀時，還需要確定刀具在刀庫中的位置（刀號）及刀具補償值。

2）設計裝夾、定位方式

此步驟用于確定在每道工序下，工件如何定位？如何夾緊？在考慮工件定位精度的同時，應該充分注意加工的可能性，即夾具是否影響加工過程，是否與刀具產生干涉？批量生產時，還應考慮是否便于對刀，以及如何提高裝夾效率等問題。

由于本例各平面精度要求不高，根據加工情況，采用平口鉗裝夾。裝夾時要注意零件應高于平口鉗鉗口，以便于輪廓加工。為了便于定位零件，還可以采用拷板定位等方法。

4.確定加工工藝參數及走刀路線

根據每道工序的要求，還需要確定每道工序所需的必要工藝參數，包括進給速度、主軸轉速等。工藝參數的選擇是否合適，直接影響到零件加工的精度、質量和效率。

此外，為了便于編程，在制訂工藝過程中，往往要對加工路線做出預先規劃，確定編程原點、起刀點、抬刀點、走刀路線等，并繪制出相應走刀路線圖。下面以該零件環形輪廓加工為例，繪制走刀路線圖，如表1-2所示。

5.制訂工藝規程

當整個加工方案確定之后，要將所有加工工序及要求文檔化，制訂出工藝規程，包括制作工序卡、工件安裝和原點設定卡、數控加工走刀路線圖、數控刀具卡等。

總之，數控加工的首要工作就是工藝分析，即要在加工之前對零件樣圖進行分析，明確加工的內容和要求，制訂工藝規程，制作工藝卡片。內容包括：確定加工方案，確定毛坯尺寸、材料，選擇適合的數控機床，選擇或設計刀具和夾具，確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。這一工作要求編程人員能夠對零件樣圖的技術特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求進行分析，并結合數控機床使用的基礎知識，如數控機床的規格、性能、數控系統的功能等，確定加工方法和加工路線。

1.2.2 編制數控加工程序

在完成上述工藝處理工作后，即可根據工藝規程的要求和零件樣圖的尺寸編寫零件加工程序；數控加工程序是使數控機床執行一個確定的加工任務且具有特定代碼和其他符號編碼的一系列指令。而編程的過程，就是用代碼模擬加工軌跡和狀態的過程。根據采用的數控系統不同，數控加工程序采用的格式和代碼有所不同，因此程序編制人員熟知數控機床的功能、程序指令及代碼是非常必要的。本書主要以國內廣泛使用的FANUC 0i系統和SIEMENS 802D數控系統為例，如果采用其他系統請參照隨機的編程手冊。

一般零件程序的生成有兩種途徑：手工編程和計算機輔助編程。

● 手工編程：程序編制人員根據加工軌跡，使用數控系統的程序指令，按照規定的程序格式，逐段編寫加工程序。

● 計算機輔助編程：利用CAM軟件或其他輔助編程軟件，輔助生成符合規定的數控加工程序。

下面是采用FANUC 0i系統編制的零件環形輪廓的數控加工程序。刀具軌跡和編程原點如表1-3所示，刀庫中01號刀為φ8 mm立銑刀，02號刀為φ12 mm鉆頭。

數控加工程序的執行順序：按照從上至下，逐段執行。

數控加工程序的組成結構：一般數控加工程序的結構由程序號、程序內容、程序結束標志三部分組成。程序號是程序的索引；程序內容是數控加工程序的主體，是由若干程序段組成的，而每一行為一個程序段；程序結束標志一般使用M02或M30指令。

1.2.3 輸入數控加工程序

編制好的數控加工程序要以文本文件（ASCII碼）的形式存儲在數控系統之中，以便加工時調用，一般可以利用數控系統提供的編輯功能將程序輸入并存儲；也可以利用數控系統的通信功能直接將數控加工程序文件傳輸至數控系統之中。

1.2.4 校驗與試切

一般在正式加工之前，要對程序進行檢驗。通常可采用機床空運轉的方式，檢查機床動作和運動軌跡的正確性，以檢驗程序。在具有圖形模擬顯示功能的數控機床上，可通過顯示走刀軌跡或模擬刀具對工件的切削過程，對程序進行檢查。

對于形狀復雜和要求高的零件，也可采用鋁件、塑料或石蠟等易切材料進行試切來檢驗程序。通過檢查試件，不僅可確認程序是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。若能采用與被加工零件材料相同的材料進行試切，則更能反映實際加工效果。當發現加工的零件不符合加工技術要求時，可修改程序或采取尺寸補償等措施。

1.2.5 零件加工

當程序校驗合格后，就可以通過對機床的正確操作，運行程序，完成批量零件的加工。值得注意的是：為了能夠正確地建立工件坐標系，即確立工件和機床的位置關系，在加工前還需要進行對刀工作。通常采用的方法是試切法，這將在后邊的章節中介紹。

通過這個壓板零件的加工實例，可以看到一個完整的數控銑削零件的加工，需要如下五個步驟才能完成，如圖1-8 所示，包括零件工藝分析、編程、輸入程序、校驗與試切、加工零件；而這五個步驟是環環相扣的，每一部分都會影響到零件的最終加工質量和效果。而在初識數控銑削加工的同時，也會感到數控知識的綜合性、廣泛性。