零件加工程序編制問題的探討

摘要 本文簡要介紹了數控機床的現狀和趨勢，接著依托對數控車床的教學，對數控編程的方式和步驟進行了簡明的闡述，并針對一個典型零件的數控車削加工給出了一套程序。程序是以西門子802S數控系統為例編寫的。最后，希望國家加大扶持的力度，使數控機床得到更快的發展。

關鍵詞 數控編程 工藝參數 切削用量

中圖分類號：TH133.2 文獻標識碼：A

一個國家裝備工業的實力和國際競爭力，關系到國家整體工業競爭力和綜合國力在世界上的位置，而數控機床作為國家裝備工業的主流產品和技術方向，在國家經濟發展戰略中具有重要的地位。數控機床是一種自動化程度很高的機電一體化設備，是綜合自動控制、自動檢測、計算機及精密機械等高新技術的產物。數控機床的水平和擁有量，已經是衡量當今制造業水平、工業現代化程度的重要指標，也是衡量國家綜合競爭力的重要指標。隨著數控機床的發展與普及，現代化企業對于懂得數控技術、能進行數控編程的技術人才的需求量必將不斷增加。

數控車床是目前使用最廣泛的數控機床之一。本文僅就數控車床零件加工中的程序編制問題進行探討，簡要的內容也希望吸引大家對數控編程的興趣和關注，以發展普及型數控機床及數控系統為主攻方向，提高國產數控機床和數控系統的市場占有率為主體目標，希望國家加大扶持的力度，大力發展數控機床行業。

一、數控化是機械行業進步的大趨勢

機械工業是向國民經濟各部門提供裝備的部門，是現代經濟的支柱產業。機械工業的發達與否，是衡量一個國家工業化程度的重要指標。而機床行業又是機械工業的基礎行業，是向機械工業提供加工裝備的部門，是“支柱的支柱”。由于數控機床的優越技術性能以及在國防上的重要意義，從1950年代起，美日德等先進國家競相投入巨資進行研發，其技術在國際上遙遙領先。多年來，我國數控機床的需求結構大體是：高級型10%，普及型29%，經濟型61%左右。從發展趨勢看，普及型比重將逐漸加大。汽車工業、汽車摩托車行業產能和市場均有很大潛力，為數控機床的潛在大客戶。數控系統生產企業大小上百家，其中有相當自主開發能力。當然，我國機械工業的技術進步，還存在著重技術攻關、輕視新技術向商品轉化的問題，尤其是市場營銷方式陳舊，力度不足。今天培植自己幼小的以低端系統為主的數控機床行業，正是為了明天自己有強大的足以和國際壟斷集團競爭的企業。

二、編程方法

數控編程方法有手工編程和自動編程兩種。

手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數據計算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件的加工，以及計算較簡單，程序段不多，編程易于實現的場合等。但對于幾何形狀復雜的零件，以及幾何元素不復雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時計算數值的工作相當繁瑣，工作量大，容易出錯，程序校驗也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動編程。

自動編程即程序編制工作的大部分或全部有計算機完成，可以有效解決復雜零件的加工問題，也是數控編程未來的發展趨勢。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。手工編程是基礎，自動編程亦需要好的工藝基礎，包括工藝分析和工藝結構的設計以及刀具的選擇等。

三、編程步驟

拿到一張零件圖紙后，首先應對零件圖紙分析，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（如進給路線、對刀點、換刀點等）及工藝參數（如進給速度、主軸轉速、切削速度和切削深度等）。其次應進行數值計算。絕大部分數控系統都帶有刀補功能，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，根據計算出的刀具運動軌跡坐標值和已確定的加工參數及輔助動作，結合數控系統規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單，并輸入CNC裝置的存儲器中。編制的程序必須通過空運行、圖形動態模擬或試切削等方法檢驗程序的正確性。當發現錯誤時，通過分析產生錯誤的性質來修改程序或調整刀具補償參數，直到加工出合格的零件。注意：試切削時，盡量選用低廉的切削材料進行試切。

四、典型實例分析

數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，要加工形狀如圖所示的零件，采用手工編程方法比較合適。由于不同的數控系統其編程指令代碼有所不同，因此應根據設備類型進行編程。以西門子802S數控系統為例，應進行如下操作。

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，刀寬4mm ，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：

五、結束語

發展數控機床行業對我國的發展具有戰略意義，是經濟發展戰略中不可輕易放棄的重要支柱。一是用高新技術加快裝備工業的現代化改造，是優化經濟結構的重要環節；二是西方在尖端數控機床品種的進口和技術轉讓方面，對我實行限制政策，而中高檔數控機床的自行研制和國產化對國防建設等意義重大。

要實現數控加工，編程是關鍵。本文雖然只對一例數控車床加工零件的進行了編程分析，但它具有一定的代表性。由于數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，發展前景十分廣闊，因此掌握數控車床的加工編程技術尤為重要。國家在扶持對象和扶持方式上，有必要完善法規，對中國人所有和經營的數控機床生產企業，按照重點支持的原則，給出公開、統一的支持標準，取消所有制歧視。通過科學技術的吸收消化和研究發展，在盡可能高的技術檔次和盡可能多的品種方面，獲得自主研發知識產權。總之，應該深刻認識到，以數控化為核心的裝備工業技術進步，是優化結構、增強國力、保證我國在21世紀現代化建設中實現追趕世界先進水平的中心環節，這是應該放到發展戰略高度來認識的。□

（作者單位：四川建筑職業技術學院 機電工程系）

參考文獻：

[1]李峰：市場經濟條件下我國數控技術和裝備的發展現狀及其對策.商場現代化，2006年.

[2]張忠、田澤芳：典型零件數控加工程序的編制，考試周刊，2011年.

[3]邢艷輝：探討零件加工程序的編制技術，甘肅科技縱橫，2007年.