数控车床在精车加工圆锥滚子轴承外圈时的优化编程

　　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

　　引言：数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：

　　(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

《数控车床在精车加工圆锥滚子轴承外圈时的优化编程》

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文章名称： 数控车床在精车加工圆锥滚子轴承外圈时的优化编程

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