數(shù)控車床加工編程的常規(guī)分析

江敏

摘 要： 隨著國民經(jīng)濟發(fā)展和科學技術進步，數(shù)控車床現(xiàn)已成為工業(yè)加工的“主角”。在數(shù)控車床應用過程中，零件加工程序的編制是技術核心，涵蓋較多知識，是機械加工專業(yè)基礎教學內(nèi)容之一。本文結(jié)合對數(shù)控車床加工程序編制的介紹，提出加工程序的編制方法，結(jié)合具體案例分析編制方法的應用。

關鍵詞： 數(shù)控車床 加工程序編制 常規(guī)分析

數(shù)控車床在工作過程中根據(jù)事先編制的程序，結(jié)合相關計算機技術、光電技術、液壓技術等自動完成對工件的精密加工。因此數(shù)控程序成為加工目標與加工過程之間的重要紐帶，理想的數(shù)控程序是工件質(zhì)量的重要保證，也是評價加工技術水平的重要指標，是提高車床安全性和高效性的根本措施，因此數(shù)控車床加工程序編制是工件加工的重中之重。

1.數(shù)控車床編程

數(shù)控車床的編制程序是一組按照工藝要求編寫的加工指令的集合，數(shù)控編程貫穿加工全過程，從分析零件圖樣開始，到產(chǎn)品質(zhì)量檢驗合格結(jié)束。在實際編程過程中，學生需要根據(jù)圖樣和文件要求，編制能完成該零件加工的計算機指令。由于實際情況不同，零件加工程序的編制方法分為手工編程和自動編程，手工編程需要根據(jù)相關文件要求和圖樣需求由人工完成，目前手工編程已發(fā)展成為成熟的編程方式，建立完善的技術體系。

2.加工程序的基本編制方案

2.1分析圖樣

零件圖樣分析過程中，主要目的是分析零件加工的工藝路線，制定相應的加工步驟，選擇合適的刀具和切削量，根據(jù)實際需求對圖樣上的尺寸進行修改優(yōu)化，在優(yōu)化過程中，可以充分利用CAD軟件進行繪圖，利用相關查詢命令并予以記錄。

通過對零件圖樣的分析，發(fā)現(xiàn)尺寸公差，對尺寸精度進行確定，選擇合適的刀具和機床的運動參數(shù)，包括切削深度、主軸轉(zhuǎn)速、進給量等。由于加工零件一般比較復雜，因此需要根據(jù)零件的實際加工情況進行適當優(yōu)化調(diào)整，利用機床操作面板上的倍率開關，合理配置切削用量。

2.2優(yōu)化走刀方案

從刀具對刀點到返回點并結(jié)束加工程序經(jīng)過的全部路線稱為走刀路線，走刀路線的確定是數(shù)控車床加工程序編制的核心，實際應用中，精加工程序的走刀路線一般沿零件的輪廓開始，走刀路線的重點是對粗加工的路線進行確定。零件加工編程的重點是將走刀路線控制在最短，以節(jié)省加工時間，降低刀具的磨損程度，提高加工效率。

2.3 G指令調(diào)用

編程過程中，按照直線、斜線、圓弧等幾何要素的獨立性，編制出不同的加工程序，學生的主觀意愿是對程序段長度進行控制，保證程序簡潔，降低程序出錯概率，以最短的程序段完成零件加工，提高加工效率。

由于數(shù)控車床具有直線和圓弧插補的功能，在排除非圓弧曲線后，可以利用零件的集合要素和工藝路線控制編制程序的段數(shù)，必須將程序段控制在最少。因此，編制過程中必須利用合理的G指令，減少程序段，在編制過程中靈活運用。

2.4安排回零路線

有些零件的加工輪廓較為復雜，為了降低加工程序的出錯率，簡化計算過程，便于學生核對，加工過程中每一刀完成后都要執(zhí)行“回零”指令，返回對刀點的位置后，再繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序。

3.加工程序編制案例

3.1提出問題

實操訓練中需要加工如圖1所示的零件。

零件材料為45鋼，毛坯棒料長95mm，直徑Φ25mm。加工過程的重點內(nèi)容如下：零件圖樣分析；走刀路線的最短化設計；G指令減少程序命令；切削量的選擇；其他細節(jié)問題。

3.2分析問題

3.2.1圖樣分析

按照圖1所示零件圖，該零件的加工內(nèi)容有端面、外圓、倒角、圓弧、普通螺紋、外溝槽。

該零件采用一次裝夾加工完成，在圖紙上設置相應的坐標系，設在零件右端面，裝夾直徑Φ25mm的外圓，結(jié)合相關工藝要求，車平端面，對刀后設置相應的工件原點。為了便于精加工，將此端面作為加工面。

換刀點設置在（X100，Z100）位置。

為了確保零件尺寸精度，優(yōu)化加工工藝，需要分析尺寸公差要求。在數(shù)控切削中，機床的機械振動會影響零件的形狀和位置，如果零件沿Z軸運動方向與主軸軸線不平行，則零件的圓柱度將不能保證，垂直度公差將無法保證。因此編程過程中，應提前進行技術處理，選擇合適的刀具和切削量。該零件尺寸公差取中間值，并在加工過程中嚴格控制。

3.2.2走刀路線和G指令的確定

該零件加工走刀路線和G指令確定如下：

①裝夾Φ25的外圓表面，伸出長度80mm，根據(jù)實際工藝需求，按照相應步驟加工零件右側(cè)的輪廓，依次加工Φ12外圓、Φ15外圓、Φ17外圓、Φ21外圓、R2圓弧（本過程采用G71命令）；

②對步驟①中的各輪廓進行精加工（本過程采用G70命令）；

③加工3×1.5的槽（本過程采用G94命令）；

④加工零件中的螺紋部分（本過程采用G76命令）；

⑤對Φ13的外圓、R3圓弧和1×45°的倒角進行加工（本過程采用G94和G72命令）；

⑥對步驟⑤中的各輪廓進行精加工（本過程采用G70命令）。

3.2.3選擇刀具、確定切削量

3.3解決問題

通過對零件圖的分析，確定走刀路線和相關G指令，并確定刀具和切削量。該零件的部分編程指令如下。

O0001；

T0101S800M3；主軸正轉(zhuǎn)

……

G00X26Z2；粗加工定位

G71U1.5R0.5；外圓粗加工

……

G02X21W-2R2；凹圓弧加工

T0202；更換精加工車刀

……

G94X11Z-15R-1.5F8；0.5×45°的倒角

T0303；更換螺紋刀

……

G94X19R2；倒角1×45°

……

G70P30Q40；精加工13×10槽

……

4.程序編制過程中的細節(jié)問題

4.1分步考慮零件的粗精加工

數(shù)控車床在零件加工過程中可分為粗加工和精加工階段，不同加工模式獲得的加工效率不同，并且在不同加工模式下走刀路線和刀具的運行都不同。在程序編制過程中，必須重視粗加工和精加工的差異，避免加工過程中切削力的變化導致零件變形，降低加工精度。

4.2選擇合理的編程尺寸

為了保證程序編制順利進行，需要對編程尺寸進行優(yōu)化，實際生產(chǎn)過程中，往往會遇到零件尺寸小于車床的最小編程單位，此時需要遵循四舍五入原則，保證編程尺寸接近實際零件尺寸。

4.3合理利用切斷面倒角

實際加工過程中，對切斷面倒角的利用十分普遍，為了避免掉頭倒角，方便切削加工，可以利用切斷面的位置優(yōu)勢對切斷和倒角同時進行加工。為了避免操作中出現(xiàn)失誤，需要重視刀具的引入點和刀寬等細節(jié)。

4.4編程過程中盡量滿足各點重合

為了避免基準偏移，降低零件的加工誤差，編程時需要將編程的原點、設計基準和對刀點位置重合起來。一般情況下，若圖樣上的零件尺寸與編程尺寸的基準存在偏差，則必須將圖樣中的基準尺寸換算成坐標系中的標準尺寸，當需要變動某個數(shù)據(jù)時，需要對相關參數(shù)進行重新計算后再進行下一步編程工作。

根據(jù)相關編程程序可以看出，零件加工全過程都有嚴格標準和要求，對每個加工步驟都進行明確規(guī)定。實際編程過程中，需要先對工件圖樣進行詳細分析，在制定好合理加工工藝的基礎上，再計算相關加工尺寸，確定合理的走刀路徑，選擇刀具和切削量，按照數(shù)控車床的相關規(guī)定，嚴格進行尺寸方面的匯總，將編程工作細化，充分發(fā)揮數(shù)控車床的加工優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]喬龍陽.數(shù)控車床加工梯形螺紋解析[J].現(xiàn)代儀器儀表，2013（18）：47.

[2]李文，吳海，蘇保照等.數(shù)控車床程序編制[J].華北工業(yè)大學，2015，43（4）：19.

[3]黃慶專，程志杰.數(shù)控車削自動切削設計與控制[J].制造技術與機床，2014，25（7）：147.