數(shù)控機(jī)床的編程方法和典型實(shí)例分析

引言：數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)于懂得數(shù)控加工技術(shù)、能進(jìn)行數(shù)控加工編程的技術(shù)人才的需求量必將不斷增加。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。本文就數(shù)控車床零件加工中的編程問題進(jìn)行探討。

       編程方法

       數(shù)控編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序段不多，編程易于實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)合等。但對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件（尤其是空間曲面組成的零件），以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時(shí)計(jì)算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯(cuò)，程序校驗(yàn)也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動(dòng)編程。所謂自動(dòng)編程即程序編制工作的大部分或全部有計(jì)算機(jī)完成，可以有效解決復(fù)雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未來的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，也要看到手工編程是自動(dòng)編程的基礎(chǔ)，自動(dòng)編程中許多核心經(jīng)驗(yàn)都來源于手工編程，二者相輔相成。

       編程步驟

       拿到一張零件圖紙后，首先應(yīng)對(duì)零件圖紙分析，確定加工工藝過程，也即確定零件的加工方法（如采用的工夾具、裝夾定位方法等），加工路線（如進(jìn)給路線、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)等）及工藝參數(shù)（如進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、切削速度和切削深度等）。其次應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都帶有刀補(bǔ)功能，只需計(jì)算輪廓相鄰幾何元素的交點(diǎn)（或切點(diǎn)）的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)終點(diǎn)和圓弧的圓心坐標(biāo)值即可。最后，根據(jù)計(jì)算出的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值和已確定的加工參數(shù)及輔助動(dòng)作，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標(biāo)指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序單，并輸入CNC裝置的存儲(chǔ)器中。

       典型實(shí)例分析

       數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切槽等。例如，要加工形狀如圖所示的零件，采用手工編程方法比較合適。由于不同的數(shù)控系統(tǒng)其編程指令代碼有所不同，因此應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型進(jìn)行編程。以西門子802S數(shù)控系統(tǒng)為例，應(yīng)進(jìn)行如下操作。

       (1)確定加工路線

       按先主后次，先精后粗的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令對(duì)外輪廓進(jìn)行粗加工，再精加工，然后車退刀槽，最后加工螺紋。

       (2)裝夾方法和對(duì)刀點(diǎn)的選擇

       采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對(duì)刀點(diǎn)選在工件的右端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)。

       (3)選擇刀具

       根據(jù)加工要求，選用四把刀，1號(hào)為粗加工外圓車刀，2號(hào)為精加工外圓車刀，3號(hào)為切槽刀，4號(hào)為車螺紋刀。采用試切法對(duì)刀，對(duì)刀的同時(shí)把端面加工出來。

       (4)確定切削用量

       車外圓，粗車主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，進(jìn)給速度為0.3mm/r，精車主軸轉(zhuǎn)速為800r/min，進(jìn)給速度為0.08mm/r，切槽和車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，進(jìn)給速度為0.1mm/r。

       (5)程序編制

       確定軸心線與球頭中心的交點(diǎn)為編程原點(diǎn)，零件的加工程序如下：

       主程序

       JXCP1.MPF                 

       N05 G90 G95 G00 X80 Z100         （換刀點(diǎn)）

       N10 T1D1 M03 S500 M08            （外圓粗車刀）

       -CNAME=“L01”

       R105=1 R106=0.25 R108=1.5   （設(shè)置坯料切削循環(huán)參數(shù)）

       R109=7 R110=2 R111=0.3 R112=0.08

       N15 LCYC95                （調(diào)用坯料切削循環(huán)粗加工）

       N20 G00 X80 Z100 M05 M09

       N25 M00

       N30 T2D1 M03 S800 M08             （外圓精車刀）

       N35 R105=5                  （設(shè)置坯料切削循環(huán)參數(shù)）

       N40 LCYC95                （調(diào)用坯料切削循環(huán)精加工）

       N45 G00 X80 Z100 M05 M09

       N50 M00

       N55 T3D1 M03 S300 M08           （切槽車刀，刀寬4mm）

       N60 G00 X37 Z-23

       N65 G01 X26 F0.1

       N70 G01 X37

       N75 G01 Z-22

       N80 G01 X25.8

       N85 G01 Z-23

       N90 G01 X37

       N95 G00 X80 Z100 M05 M09

       N100 M00

       N105 T4D1 M03 S300 M08            （三角形螺紋車刀）

       R100=29.8 R101=-3 R102=29.8      （設(shè)置螺紋切削循環(huán)參數(shù)）

       R103=-18 R104=2 R105=1 R106=0.1

       R109=4 R110=2 R111=1.24 R112=0

       R113=5 R114=1

       N110 LCYC97                     （調(diào)用螺紋切削循環(huán)）

       N115 G00X80 Z100 M05 M09

       N120 M00

       N125 T3D1 M03 S300 M08          （切斷車刀，刀寬4mm）

       N130 G00 X45 Z-60

       N135 G01 X0 F0.1

       N140 G00 X80 Z100 M05 M09

       N145 M02

       子程序

       L01.SPF

       N05 G01X0 Z12

       N10 G03 X24 Z0 CR=12

       N15 G01 Z-3

       N20 G01 X25.8

       N25 G01 X29.8 Z－5

       N30 G01 Z－23

       N35 G01 X33

       N40 G01 X35 Z－24

       N45 G01 Z－33

       N50 G02 X36.725 Z－37.838 CR=14

       N55 G01 X42 Z－45

       N60 G01 Z－60

       N65 G01 X45

       N70 M17

       結(jié)束語

       要實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。本文雖然只對(duì)一例數(shù)控車床加工零件的進(jìn)行了編程分析，但它具有一定的代表性。由于數(shù)控車床可以加工普通車床無法加工的復(fù)雜曲面，加工精度高，質(zhì)量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊，因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要。