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摘要:为改进数控车床传统加工工艺,最大限度地提高数控车床的加工效率,本文提出应用G54～G59坐标零点偏置法,实现一次装夹多零件加工,有效地提高批量小型零件加工的精度和效率,降低废品率及劳动强度。
关键词:数控车床;坐标偏置;G54～G59
随着我国制造业的迅猛发展,作为发展国家高新技术产业和尖端工业所需的数控加工技术,变得越来越重要,特别是具有高精度、高效率特点的数控车床加工是普通车床加工所不能替代的。目前,我国的车床加工还处于传统加工与先进数字化加工技术的转型阶段,国内数控车床加工工艺及方法仍然受到普通车床传统加工理念的影响,未能发挥数控车床高精度、高效率的优势。如何改进数控车床的加工工艺,最大限度地提高数控车床的加工效率,国内未见相关报道,也没有更多的经验可借鉴。为此,我们在分析传统加工方法的基础上,提出运用零点偏置G54～G59的方法,实现经济型数控车床一次装夹多零件加工。
一、数控车床传统加工方法的效率分析
数控车床是利用计算机或专用电子计算装置对数字化的信息进行处理而实现自动控制的机床,主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工,具有高精度、高效率的特点。目前,在高职院校数控车床教学中,数控车床加工大多数采用G50、G92或直接调用刀偏建立工件坐标系的传统加工方法。该方法简单易实现,但只能实现一次定位装夹加工一个零件,且坐标不能偏移,其结果是费力费时(频繁装夹),增加操作者的劳动强度,影响工作效率。如加工图1所示零件。该零件外径为￠40mm,总长为25mm,(典型的短、小零件),按传统方法(装夹一件加工一件)加工,导致大部分时间浪费在工件的装夹及定位上,严重影响产品的加工精度和效率,增加生产成本。如采用子程序嵌套加工法,会使程序变得复杂,增加编程难度。因此,只有改进传统的加工工艺及编程思路,才能全面提高企业的生产效率。
二、应用零点偏置G54～G59,提高加工效率
1.零点偏置G54～G59的原理分析
为改进传统加工方法,实现一次装夹多零件加工,我们提出应用G54～G59坐标零点偏置的方法,有效解决数控车床在加工小型零件装夹费时低效的难题。
G54～G59是数控加工的工件坐标系零点偏置(工件坐标系选择)指令,通过CRT/MD人工设置参数确定工件坐标系,被广泛应用于在数控铣床及加工中心。该指令一经设定,机床坐标系中的工件坐标原点位置不变,与刀具的当前位置无关,在系统断电后不会消失,再次开机回零后所建坐标系仍然有用。使用时,不论刀具在什么位置,只要在程序头写上G54～G59其中一个指令,系统就自动建立了工件坐标系。
应用G54～G59指令,一个工件最多可以建立6个坐标系,即一次装夹可加工6个零件。但一次加工5个以上零件,由于工件伸出长度较长,会影响零件的刚性和强度,容易“打刀”,造成废品率升高;如果一次加工3个以下零件,费时费力,增加劳动强度。
根据多次试验证明,一次装夹完成4个零件加工的工作效率最高,可降低劳动强度(如图2所示),建立G54、G55、G56、G57四个工件坐标系零点的偏置,实现一次装夹毛坯完成4个工件的加工。
当系统调用第一工件坐标系G54加工完成并切断第一个工件时,刀具迅速退回换刀点,系统继续调用G55、G56、G57加工剩余3个工件,即机床每加工完成一个工件后,工件坐标系Z轴均向负方向累加偏移 -28.1mm(28后的0.1mm为下一件的端面加工余量,可自行设定)。
具体加工程序如下(三菱系统):
设:T0101为90º外圆粗车刀;T0202为90º外圆精车刀;
T0303为3mm切断刀,刀宽W=3mm;T0404为60º合金螺纹刀。
2.零点偏置G54～G59的操作方法
(1)该零件毛坯尺寸为￠45×500mm,毛坯采用前定位装夹并伸出122mm(该长度=单件工件长度25mm×4件+切刀宽3mm×4+安全长度10mm)。
(2)第一件先手动车平右端面,并以右端面为Z轴的对刀平面,通过对刀把其圆心设为G54工件坐标系原点,对刀方法不变。
(3)进行系统设置(三菱系统),加工前应分别设置好系统刀具参数目录下的G54～G57的Z方向偏置(如图3所示)。
(4)当完成毛坯的安装、程序编辑、工件坐标系的建立(对刀)及G54、G55、G56、G57的设置后,即可进行试切加工。通过执行以上程序,机床在只需装夹一次毛坯的情况下即能加工出同一度很高的四件零件。
三、结束语
应用G54～G59零点偏置法可有效地提高批量小型零件加工的精度和效率,降低废品率及劳动强度。同时,G54～G59零点偏置法可推广到数控车间复杂零件一次装夹加工多件小型零件以及数控铣床和加工中心的实际生产中,既简化数控机床繁琐的编程计算,又缩短了工件的装夹周期,提高生产效率,降低加工成本。
参考文献
[1]刘力群,陈文杰.数控编程与操作实训教程[M].北京:清华大学出版社,2007
[2]孙德茂.数控机床车削加工直接编程技术[M].北京:机械工业出版社,2005
[3]李蓓华.数控机床操作工(中级)[M].北京: 中国劳动社会保障出版社,2004
[4]翟瑞波.数控机床编程与操作[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2004
关键词:数控车床;坐标偏置;G54～G59
随着我国制造业的迅猛发展,作为发展国家高新技术产业和尖端工业所需的数控加工技术,变得越来越重要,特别是具有高精度、高效率特点的数控车床加工是普通车床加工所不能替代的。目前,我国的车床加工还处于传统加工与先进数字化加工技术的转型阶段,国内数控车床加工工艺及方法仍然受到普通车床传统加工理念的影响,未能发挥数控车床高精度、高效率的优势。如何改进数控车床的加工工艺,最大限度地提高数控车床的加工效率,国内未见相关报道,也没有更多的经验可借鉴。为此,我们在分析传统加工方法的基础上,提出运用零点偏置G54～G59的方法,实现经济型数控车床一次装夹多零件加工。
一、数控车床传统加工方法的效率分析
数控车床是利用计算机或专用电子计算装置对数字化的信息进行处理而实现自动控制的机床,主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工,具有高精度、高效率的特点。目前,在高职院校数控车床教学中,数控车床加工大多数采用G50、G92或直接调用刀偏建立工件坐标系的传统加工方法。该方法简单易实现,但只能实现一次定位装夹加工一个零件,且坐标不能偏移,其结果是费力费时(频繁装夹),增加操作者的劳动强度,影响工作效率。如加工图1所示零件。该零件外径为￠40mm,总长为25mm,(典型的短、小零件),按传统方法(装夹一件加工一件)加工,导致大部分时间浪费在工件的装夹及定位上,严重影响产品的加工精度和效率,增加生产成本。如采用子程序嵌套加工法,会使程序变得复杂,增加编程难度。因此,只有改进传统的加工工艺及编程思路,才能全面提高企业的生产效率。
二、应用零点偏置G54～G59,提高加工效率
1.零点偏置G54～G59的原理分析
为改进传统加工方法,实现一次装夹多零件加工,我们提出应用G54～G59坐标零点偏置的方法,有效解决数控车床在加工小型零件装夹费时低效的难题。
G54～G59是数控加工的工件坐标系零点偏置(工件坐标系选择)指令,通过CRT/MD人工设置参数确定工件坐标系,被广泛应用于在数控铣床及加工中心。该指令一经设定,机床坐标系中的工件坐标原点位置不变,与刀具的当前位置无关,在系统断电后不会消失,再次开机回零后所建坐标系仍然有用。使用时,不论刀具在什么位置,只要在程序头写上G54～G59其中一个指令,系统就自动建立了工件坐标系。
应用G54～G59指令,一个工件最多可以建立6个坐标系,即一次装夹可加工6个零件。但一次加工5个以上零件,由于工件伸出长度较长,会影响零件的刚性和强度,容易“打刀”,造成废品率升高;如果一次加工3个以下零件,费时费力,增加劳动强度。
根据多次试验证明,一次装夹完成4个零件加工的工作效率最高,可降低劳动强度(如图2所示),建立G54、G55、G56、G57四个工件坐标系零点的偏置,实现一次装夹毛坯完成4个工件的加工。
当系统调用第一工件坐标系G54加工完成并切断第一个工件时,刀具迅速退回换刀点,系统继续调用G55、G56、G57加工剩余3个工件,即机床每加工完成一个工件后,工件坐标系Z轴均向负方向累加偏移 -28.1mm(28后的0.1mm为下一件的端面加工余量,可自行设定)。
具体加工程序如下(三菱系统):
设:T0101为90º外圆粗车刀;T0202为90º外圆精车刀;
T0303为3mm切断刀,刀宽W=3mm;T0404为60º合金螺纹刀。
2.零点偏置G54～G59的操作方法
(1)该零件毛坯尺寸为￠45×500mm,毛坯采用前定位装夹并伸出122mm(该长度=单件工件长度25mm×4件+切刀宽3mm×4+安全长度10mm)。
(2)第一件先手动车平右端面,并以右端面为Z轴的对刀平面,通过对刀把其圆心设为G54工件坐标系原点,对刀方法不变。
(3)进行系统设置(三菱系统),加工前应分别设置好系统刀具参数目录下的G54～G57的Z方向偏置(如图3所示)。
(4)当完成毛坯的安装、程序编辑、工件坐标系的建立(对刀)及G54、G55、G56、G57的设置后,即可进行试切加工。通过执行以上程序,机床在只需装夹一次毛坯的情况下即能加工出同一度很高的四件零件。
三、结束语
应用G54～G59零点偏置法可有效地提高批量小型零件加工的精度和效率,降低废品率及劳动强度。同时,G54～G59零点偏置法可推广到数控车间复杂零件一次装夹加工多件小型零件以及数控铣床和加工中心的实际生产中,既简化数控机床繁琐的编程计算,又缩短了工件的装夹周期,提高生产效率,降低加工成本。
参考文献
[1]刘力群,陈文杰.数控编程与操作实训教程[M].北京:清华大学出版社,2007
[2]孙德茂.数控机床车削加工直接编程技术[M].北京:机械工业出版社,2005
[3]李蓓华.数控机床操作工(中级)[M].北京: 中国劳动社会保障出版社,2004
[4]翟瑞波.数控机床编程与操作[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2004