數(shù)控編程加工工藝實例分析

數(shù)控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備，是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產物，它嚴格按照加工程序，自動地對被加工工件進行加工。隨著數(shù)控機床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對于懂得數(shù)控加工技術、能進行數(shù)控加工編程的技術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)控機床之一。數(shù)控編程是指從零件圖樣到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。編制數(shù)控加工程序是使用數(shù)控機床的一項重要技術工作，理想的數(shù)控程序不僅應該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應該使數(shù)控機床的功能得到合理的a應用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控機床能安全、可靠、高效地工作。

一、數(shù)控程序編制的內容及步驟

數(shù)控編程是指從零件圖樣到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程，如圖1所示。

二、編程方法

數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動編制程序。

1.手工編程

手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作，如圖2所示。

一般對幾何形狀不太復雜的零件，所需的加工程序不長，計算比較簡單，用手工編程比較合適。

手工編程的特點：耗費時間較長，容易出現(xiàn)錯誤，無法勝任復雜形狀零件的編程。據(jù)國外資料統(tǒng)計，當采用手工編程時，一段程序的編寫時間與其在機床上運行加工的實際時間之比，平均約為30:1，而數(shù)控機床不能開動的原因中有20%～30%是由于加工程序編制困難，編程時間較長。

2.計算機自動編程

自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成。

采用計算機自動編程時，數(shù)學處理、編寫程序、檢驗程序等工作是由計算機自動完成的，由于計算機可自動繪制出刀具中心運動軌跡，使編程人員可及時檢查程序是否正確，需要時可及時修改，以獲得正確的程序。又由于計算機自動編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無法解決的許多復雜零件的編程難題。因而，自動編程的特點就在于編程工作效率高，可解決復雜形狀零件的編程難題。

在自動編程中即程序編制工作的大部分或全部由計算機完成，可以有效解決復雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未來的發(fā)展趨勢。同時，也要看到手工編程是自動編程的基礎，自動編程中許多核心經驗都來源于手工編程，二者相輔相成。

二、編程步驟

拿到一張零件圖樣后，首先應對零件圖樣分析，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（如進給路線、對刀點、換刀點等）及工藝參數(shù)（如進給速度、主軸轉速、切削速度和切削深度等）。其次應進行數(shù)值計算。絕大部分數(shù)控系統(tǒng)都帶有刀補功能，只需計算輪廓相鄰幾何元素的交點（或切點）的坐標值，得出各幾何元素的起點終點和圓弧的圓心坐標值即可。最后，根據(jù)計算出的刀具運動軌跡坐標值和已確定的加工參數(shù)及輔助動作，結合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序，并輸入CNC裝置的存儲器中。

三、典型實例分析

數(shù)控車床主要是加工回轉體零件，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3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，應根據(jù)設備類型進行編程。以西門子802S數(shù)控系統(tǒng)為例，應進行如圖3所示的操作。

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)指令對外輪廓進行粗加工，再精加工，然后車退刀槽，最后加工螺紋。

2.裝夾方法和對刀點的選擇

采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對刀點選在工件的右端面與回轉軸線的交點。

3.選擇刀具

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

4.確定切削用量

車外圓，粗車主軸轉速為500r/min，進給速度為0.3mm/r，精車主軸轉速為800r/min，進給速度為0.08mm/r，切槽和車螺紋時，主軸轉速為300r/min，進給速度為0.1mm/r。

5.程序編制

確定軸心線與球頭中心的交點為編程原點，零件的加工程序如下：

主程序

JXCP1.MPF

N05 G90 G95 G00 X80 Z100 （換刀點）

N10 T1D1 M03 S500 M08（外圓粗車刀）

-CNAME=“L01”

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

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

N15 LCYC95 （調用坯料切削循環(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 （設置坯料切削循環(huán)參數(shù)）

N40 LCYC95 （調用坯料切削循環(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

要實現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關鍵。本文雖然只對一例數(shù)控車床加工零件進行了編程分析，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雜曲面，加工精度高，質量容易保證，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尤為重要。

（作者單位：清遠市高級技工學校）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文