數控車編程技巧之我見

陳淳輝，胡金成，張 偉

（海軍蚌埠士官學校，安徽 蚌埠 233012）

數控車床由于具有高效率、高精度和高柔性的特點，在機械制造業(yè)中得到日益廣泛的應用，成為目前應用最廣泛的數控機床之一。如何高效、合理、按質按量完成工件的加工，充分發(fā)揮數控車床的作用，關鍵在于編程。而對于編程，每個從事該行業(yè)的工程技術人員或多或少都有自己的經驗。筆者從事數控教學、培訓工作多年，積累了一定的經驗，現就數控車床零件加工中的編程技巧問題進行一些探討。

1 進給路線設定技巧

進給路線是刀具在加工中的運動軌跡，即刀具從程序控制起點開始，直到結束加工程序后退刀返回該點及所經過的路徑，是編寫程序的重要依據之一。合理確定進給路線對于數控加工是很重要的。筆者認為應考慮以下幾個方面：

1.1 要盡量縮短進給路線，減少空走刀行程

一是巧用起刀點 (程序控制起點)。在循環(huán)加工中，根據工件的實際加工情況，在確保安全和滿足換刀需要的前提條件下，使起刀點盡量靠近工件，減少空走刀行程，縮短進給路線，節(jié)省在加工過程中的執(zhí)行時間。二是合理安排“回零”路線。在編制復雜輪廓的加工程序時，通過合理安排“回零”路線，使前一刀的終點與后一刀的起點間的距離盡量短，或者為零，以縮短進給路線，提高生產效率。三是采用合適的循環(huán)加工方式。粗加工或半精加工時，毛坯余量較大，應采用合適的循環(huán)加工方式，在兼顧被加工零件的剛性及加工工藝性等要求下，采取最短的切削進給路線，減少空行程時間，提高生產效率。同時盡量減少換刀次數，用一把刀具盡量加工完成相關工序。四是選擇工件在加工后變形較小的路線。對細長零件或薄板零件，應采用分幾次走刀加工到最后尺寸，或采取對稱去余量法安排進給路線。在確定軸向移動尺寸時，應考慮刀具的引入長度和超越長度。

1.2 要保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求

為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，要合理選取起刀點、切入點和切入方式，保證切入過程平穩(wěn)，沒有沖擊。精加工時，最終輪廓應安排在最后一次走刀連續(xù)加工出來。認真考慮刀具的切入和切出路線，盡量減少在輪廓處停刀，以避免切削力突然變化造成彈性變形而留下刀痕。一般應沿著零件表面的切向切入和切出，盡量避免沿工件輪廓垂直方向進、退刀而劃傷工件。

1.3 要有利于簡化數值計算，減少程序段數目和編制程序工作量

在實際的生產操作中，經常會碰到某一固定的加工操作重復出現，可以把這部分操作編寫成子程序，事先存入到存儲器中，根據需要隨時調用，使程序編寫變得簡單、快捷。對那些圖形一樣、尺寸不同或工藝路徑一樣、只是位置數據不同的系列零件的編程，可以采用子程序或宏指令編程，減少乃至免除編程時進行煩瑣的數值計算，精簡程序量。

2 巧用程序固定工件坐標系

目前有很多數控車削方面的技術書籍，程序通過以G54代碼指令來建立工件坐標系，即以G54 Xα Zβ作為程序首句。根據該指令，可設定一個坐標系，使刀具的某一點在此坐標系中的坐標值為(Xα，Zβ)。采用這種方法編寫程序，對刀后，必須將刀移動到G54設定的既定位置方能進行加工，找準該位置的過程如下：

（1）裝刀后，裝夾好工件毛坯；

（2）主軸正轉，手動切削工件右端面；

（3）Z軸不動，沿X軸釋放刀具，輸入G54 Z0，數控系統(tǒng)記憶該點；

（4）主軸正轉，將工件車削出一臺階；

（5）X軸不動，沿Z軸釋放刀具，停車測量車削出的工件臺階直徑，輸入G54 X（臺階直徑值），數控系統(tǒng)記憶該點；

（6）MDI方式下，輸入 G00 Xα Zβ，刀具運行至編程指定的程序原點，再輸入G54 XαZβ，數控系統(tǒng)記憶該程序原點。

上述步驟中，步驟6即刀具定位在XαZβ處至關重要，否則，工件坐標系就會被修改，無法正常加工工件。有加工經驗的人都知道，上述將刀具定位到XαZβ處的過程繁瑣，一旦出現意外，如X或Z軸無伺服，斷電等情況發(fā)生，系統(tǒng)只能重啟，重啟后系統(tǒng)失去對G54設定的工件坐標值的記憶，“復位、回零運行”不再起作用，需重新將刀具運行至XαZβ位置并重設G54。如果是批量生產，加工完一件后，回G54起點繼續(xù)加工下一件，在操作過程中稍有失誤，就可能修改工件坐標系。鑒于上述程序首句使用G54建立工件坐標系的種種弊端，筆者想辦法將工件坐標系固定在機床上，將程序首句G54 XαZβ改為G00 Xα Zβ后，問題迎刃而解。其操作過程只需操作過程的前五步，即完成步驟 1、2、3、4、5 后，將刀具運行至安全位置，調出程序，按自動運行即可。即使發(fā)生斷電等意外情況，重啟系統(tǒng)后，在編輯方式下將光標移至能安全加工又不影響工件加工進程的程序段，按自動運行方式繼續(xù)加工即可。上述程序首句用G00代替G54的實質是將工件坐標系固定在機床上，不再囿于G54 Xα Zβ程序原點的限制，不改變工件坐標系，操作簡單，可靠性強，可收到了意想不到的效果。

3 妙用G指令，提高加工質量

3.1 妙用返回參考點指令

參考點是機床上的一個固定點，通過參考點返回功能刀具可以容易地移動到該位置。參考點主要用作自動換刀或設定坐標系，刀具能否準確地返回參考點，是衡量其重復定位精度的重要指標，也是數控加工保證其尺寸一致性的前提條件。實際加工中，巧妙利用返回參考點指令，可以提高產品的精度。對于重復定位精度很高的機床，為了保證主要尺寸的加工精度，在加工主要尺寸之前，刀具可先返回參考點再重新運行到加工位置。如此做法的目的實際上是重新校核一下基準，以確定加工的尺寸精度。

3.2 妙用延時G04指令

延時G04指令，其作用是人為地暫時限制運行的加工程序，除了常見的一般使用情況外，在實際數控加工中，延時G04指令還可以作一些特殊使用：

（1）大批量單件加工時間較短的零件加工中，啟動按鈕頻繁使用，為減輕操作者由于疲勞或頻繁按鈕帶來的誤動作，用G04指令代替首件后零件的啟動。延時時間按完成1件零件的裝卸時間設定，在操作人員熟練地掌握數控加工程序后，延時的指令時間可以逐漸縮短，但需保證其一定的安全時間。零件加工程序設計成循環(huán)子程序，G04指令就設計在調用該循環(huán)子程序的主程序中，必要時設計選擇計劃停止M01指令作為程序的結束或檢查。

（2）用絲錐攻中心螺紋時，需用彈性筒夾頭攻牙，以保證絲錐攻至螺紋底部時不會崩斷，并在螺紋底部設置G04延時指令，使絲錐作非進給切削加工，延時的時間需確保主軸完全停止，主軸完全停止后按原正轉速度反轉，絲錐按原導程后退。

（3）在主軸轉速有較大的變化時，可設置G04指令。目的是使主軸轉速穩(wěn)定后，再進行零件的切削加工，以提高零件的表面質量。

3.3 妙用G70指令實現半精加工

對于大部分數控車床來說，使用較長時間后，由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸經常出現不穩(wěn)定的現象。這時，我們可在粗加工之后，進行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號刀G71粗加工外圓之后，可在001刀補處輸入U0.3，調用G70精車一次，停車測量后，再在001刀補處輸入U-0.3，再次調用G70精車一次。經過此番半精車，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩(wěn)定。

總之，為了充分發(fā)揮數控車床的作用，在編程時需要掌握一定的技巧，才能編制出合理、高效的加工程序，保證加工出符合圖紙要求的合格零件；才能使數控車床的功能得到合理的應用與充分的發(fā)揮，使數控車床能安全、可靠、高效地工作。