楊小勇 曹昌林

(江西旅游商貿(mào)職業(yè)學院，江西 南昌 330100)

隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，各種數(shù)控機床的精確性、柔性、可靠性、集成性和宜人性等各方面性能越來越完善，它在自動化加工領域中的占有率也越來越高。數(shù)控車床的應用已滲透到機械制造業(yè)的各個領域。數(shù)控加工越來越普及，企業(yè)對數(shù)控加工高技能人才的需求也越來越大。

1 數(shù)控車床編程加工方案確定

1.1 確定加工方案的原則

加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi)容。在數(shù)控機床加工過程中，由于加工對象復雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工方案合理，從而達到質(zhì)量優(yōu)、效率高和成本低的目的。

制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。

1.2 先粗后精

為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時，應先安排粗加工工序，在較短的時間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。

當粗加工工序安排完后，應接著安排換刀后進行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。

在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應由最后一刀連續(xù)加工而成。這時，加工刀具的進退刀位置要考慮妥當，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切入和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。

1.3 先近后遠

這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時，通常安排離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。

1.4 先內(nèi)后外

對既要加工內(nèi)表面(內(nèi)型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時，通常應安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔，后加工外表面。這是因為控制內(nèi)表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性相應較差，刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑較困難等。

1.5 走刀路線最短

確定走刀路線的工作重點，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的。

走刀路線泛指刀具從對刀點(或機床固定原點)開始運動起，直至返回該點并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。

在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構(gòu)滑動部件的磨損等。

優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實踐經(jīng)驗外，還應善于分析，必要時可輔以一些簡單計算。

上述原則并不是一成不變的，對于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質(zhì)量。這些都有賴于編程者實際加工經(jīng)驗的不斷積累與學習。

2 坐標系的設定

工件安裝在卡盤上，機床坐標系與工件坐標系一般是不重合的。為了便于編程，必須首先設定工作坐標系，該坐標系與機床坐標系不重合。

2.1 機床坐標系

數(shù)控車床開機時，必須先確定機床參考點，只有機床參考點確定以后，車刀移動有依據(jù)，否則，不僅編程無基準，還會發(fā)生碰撞事故。

圖1 MJ-50數(shù)控機床的機床坐標系及機床參考點與機床原點的相對位置

機床參考點的位置由設置在機床X向，Z向滑板上的擋塊通過行程開關來確定。當?shù)都芊祷貦C床參考點時，裝在X向和Z向滑板上的兩擋塊分別壓下對應的開關，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，停止滑板運動，即完成了返回機床參考點的操作。在機床通電之后，刀架返回參考點之前，不論刀架處于什么位置，此時CRT屏幕上顯示的X，Z坐標值均為0。當完成了返回機床參考點的操作后，CRT屏幕上立即顯示出刀架中心在機床坐標系中的坐標值，即建立機床坐標系。機床參考點在以下三種情況下必須設定：

(1)機床關機以后重新接通電源開關；

(2)機床解除急停狀態(tài)；

(3)機床解除超程報警信號。

在以上三種情況下，數(shù)控系統(tǒng)失去對機床參考點的記憶，以此必須進行返回機床參考點的操作。

2.2 工作坐標系的設定

當采用絕對值編程時，必須首先設定工作坐標系，該坐標系與機床坐標系不重合。

工作坐標系是用于確定工件幾何圖形上各幾何要素的位置而建立的坐標系，是在編程時使用的，工作坐標系的原點就是工作原點，是人為設置的。數(shù)控車床工作原點一般設在主軸中心線與工件左端面或右端面的交點處。

2.3 確定刀具起始點的坐標值

工件坐標系設定后，CRT屏幕上顯示的是車刀刀尖相對于工件原點的坐標系。編程時，工件各尺寸的坐標值是相對于工件原點而言的，因此，數(shù)控車床的工件原點又是程序原點。

圖2 刀具起始點的坐標值

3 編程中細節(jié)問題處理

3.1 注意G04的合理使用

G04為暫停指令，其作用是刀具在一個指令的時間內(nèi)暫停止加工。該指令由于不做實際的切削運動，常常被忽略。但它在對于保證加工精度及在切槽、鉆孔改變運動等方面都有很好的好處，常用于以下幾種情況：

(1)切槽、鉆孔時為了保證槽底、孔底的尺寸及粗糙度應設置G04命令。

(2)當運行方向改變較大時，應在該改變運行方向指令間設置G04命令。

(3)當運行速度變化很大時應在其運行指令改變時設置 G04命令。

(4)利用G04進行斷削處理，根據(jù)粗加工的切削要求，可對以連續(xù)運動軌跡進行分段加工安排，每相鄰加工段中間用G04指令將其隔開。加工時，刀具每進給一段后，即安排所設定較短的延時時間(0.5秒)實施暫停，緊接著在進給一段，直至加工結(jié)束。其分段數(shù)的多少，視斷削要求而定，當斷削不夠理想時，要增加分段數(shù)。

3.2 粗精加工分開編程

為了提高零件的精度并保證生產(chǎn)效率，車削工件輪廓的最后一刀，通常由精車刀來連續(xù)加工完成，因此，粗精加工應分開編程。并且，刀具的進、退位置要考慮妥當，盡量不要在連續(xù)的輪廓中切入切出或換刀及停頓，以免因切削力的突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接的輪廓上產(chǎn)生劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。

編程時常取零件要求尺寸的中值作為編程尺寸依據(jù)。如果遇到比機床所規(guī)定的最小編程單位還要小的數(shù)值時，應盡量向其最大實體尺寸靠攏并圓整。如圖紙尺寸為?80+0.026則編程時寫X80.013。編程時盡量符合各點重合的原則。也就是說，編程的原點要和設計的基準、對刀點的位置盡量重合起來，減少由于基準不重合所帶來的加工誤差。在很多情況下，若圖樣上的尺寸基準與編程所需要的尺寸基準不一致，故應首先將圖樣上的各個基準尺寸換算為編程坐標系中的尺寸。當需要掌握控制某些重要尺寸的允許變動量時，還要通過尺寸鏈解算才能得到，然后才可進行下一步編程工作。

巧利用切斷刀倒角。對切斷面帶較小倒角的零件，在批量車削加工中比較普遍，為了便于切斷并避免掉頭倒角，可巧利用切斷刀同時完成車倒角和切斷兩個工序，效果較好。同時切刀有兩個刀尖，在編程中要注意使用哪個刀尖及刀寬問題，防止對刀加工時出錯。

總之，數(shù)控車床的編程總原則是先粗后精、先進后遠、先內(nèi)后外、程序段最少、走刀路線最短，這就要求我們在編程時，特別注意理論聯(lián)系實際，并在大量的實踐中，對所學的知識進行驗證或修正，做到編制的程序最實用。

4 結(jié)語

掌握數(shù)控編程基本方法并在此基礎上有更大的提高，必須進行大量的編程練習和實際操作，在實踐中積累豐富的經(jīng)驗。編程前，要做大量的準備工作，如：了解數(shù)控機床的性能和規(guī)格；熟悉數(shù)控系統(tǒng)的功能及操作；加強工藝、刀具和夾具知識的學習，掌握工藝編制技術(shù)，合理選擇刀具、夾具及切削用量等，將工藝等知識融入程序，提高程序的質(zhì)量；養(yǎng)成良好的編程習慣和風格，如程序中要使用程序段號、字與字之間要有空格、多寫注釋語句等，使程序清晰，便于閱讀和修改；編程時盡量使用分支語句、主程序及宏功能指令，以減少主程序的長度。

[1]全國數(shù)控培訓網(wǎng)絡天津分中心編.數(shù)控編程.北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2]勞動和社會保障部教材辦公室編.數(shù)控車床操作與編程.北京：中國勞動社會保障出版社.2004.