某重卡發動機支架數控加工程序優化

魏 超，李晶晶，張 龍，劉 瑤，雷德力，張二超

某重卡發動機支架數控加工程序優化

魏 超，李晶晶，張 龍，劉 瑤，雷德力，張二超

（陜西華臻車輛部件有限公司，陜西 西安 710000）

近年來，隨著我國汽車工業的快速發展，并逐漸成為機械制造行業中的支柱性產業，而數控技術在汽車行業起到了舉足輕重的作用，尤其是體現在重卡領域關鍵零部件的機械加工中。對于形狀/結構簡單的產品來說，為方便、快捷，數控加工程序通常采用手工編程來完成。文章以某重卡發動機支架為例，針對鉆四個底孔和銑3°面的加工內容進行了研究。通過對產品加工工藝進行分析，制定了兩種加工工藝方案，依據工藝方案，通過FANUC 數控系統編程，對方案A和方案B兩種手工編程方法進行了對比分析，經現場多次實踐，并得出結論，方案B通過應用G68旋轉指令，簡化了編程難度，提升了編程效率，降低了編程出錯率，為后續同類型產品提供了一個新思路、新方法。

FANUC數控系統；G68旋轉指令；手工編程；重卡發動機支架；數控加工

近年來，隨著我國汽車工業的快速發展，并逐漸成為機械制造行業中的支柱性產業，而數控技術在汽車行業起到了舉足輕重的作用，尤其是體現在重卡領域關鍵零部件的機械加工中。考慮發動機的振動效果及使用性能，發動機懸置時需設計安裝傾角，傾角一般為3°或2.5°，與之安裝的發動機支架也需設計對應的安裝角度，以保證發動機的可靠性和使用壽命。因發動機支架產品4個孔組和定位基準面有3°或2.5°的角度，由圖紙無法直接獲取4個孔組的相對位置坐標，導致工藝技術員在立式加工中心手工編程過程中存在一定的困難。

本文以某重型卡車發動機支架為研究對象，針對鉆4個孔組、銑定位基準面加工工序進行了工藝性分析，制定了方案A和方案B兩種工藝方案，并對A/B兩種方案的優點和弊端進行了分析對比，方案B通過科學應用G68旋轉指令，將加工坐標系旋轉一定的角度，可直接進行鉆孔加工，對方案A復雜的加工程序進行了優化設計，避開了方案A中的計算誤差，方法直接，效率較高，效果明顯，既提升了編程速度，同時又不降低加工精度。

1 產品加工工藝方案

圖1為某重型卡車發動機支架二維圖紙（俯視圖），依據產品加工工藝方案知，本工序加工內容：鉆4×φ18 mm孔，保證尺寸（100±0.2）mm、（100±0.2）mm，銑內側定位基準面，保證角度3°、（58.5±0.2）mm。

根據產品的結構特點、定位裝夾方式以及尺寸精度要求，經過對圖紙本工序加工內容進行工藝分析，制定了A和B兩種加工工藝方案，依據A和B兩種工藝方案，結合本工序加工內容，有A和B兩種切削編程方式，通過在立式加工中心上進行FANUC數控加工程序手動編制[1]，在實際生產過程中，方案A和B兩種編程方式都得到了有效驗證。因A和B兩種工藝方案中的銑內側定位基準面編程方法相同，本文不做對比分析，本文只探討鉆孔步序。

圖1 發動機支架圖紙（俯視圖）

本文中方案A和方案B均以G81鉆孔循環指令進行鉆孔，具體指令格式如下：

G98 G81 X_ Y_Z_ R_ F_；

X_ Y_為孔的坐標值；

Z_ 為鉆孔深度；

R_ 為安全高度；

F_ 為進給速度。

注：A/B兩種方案定位、裝夾方式以及刀具高度補償均相同，統一采用φ18合金鉆加工，圖1為裝夾產品俯視圖，φ18孔深度為20 mm，不考慮刀尖尺寸及材質對切削參數的影響

1.1 方案A

通過對圖1進行加工工藝分析[2]，4×φ18孔組和內側定位基準面帶有3°的夾角，因無法由圖1直接獲得4個孔組（,）坐標值，給手工編程帶來一定的難度，因此，方案A采用較原始的編程方法，將孔組中心點分別按二維方法，計算出孔中心的坐標（,），再尋點加工孔[3]。

以本文案例進行具體說明，第一步，工藝技術員借助CAXA[4]等二維軟件對圖紙4個孔組位置尺寸（100±0.2, 100±0.2）進行轉化，轉化成以孔1中心為尺寸標注基準的相對位置尺寸，第二步，以孔1中心作為加工程序原點（0.,0.），由此建立G57加工坐標系（設水平向右為軸正向，豎直向上為軸正向），如圖2所示，由此可以看出4個孔組中心的（,）坐標，即孔1中心坐標（0.,0.），孔2中心坐標（-5.23,-99.86），孔3中心坐標（-105.11,-94.63），孔4中心坐標（-99.86,5.23）。

注：為保證加工后的尺寸精度更加接近理論尺寸，本文將工藝轉化尺寸按小數點后兩位有效數字保留。

圖2 發動機支架G57加工坐標系

已知加工坐標系G57和4個孔組的中心坐標，按照G81鉆孔循環指令進行加工程序編制，具體加工程序如下：

O1234

G80G40G69

G91G30Z0.M05

N1G00G90G57X0.Y0.（建立G57坐標系）

G43Z100.H01M03S1200

G98G81Z-23.M03R3.F200（鉆孔循環）

X-5.23Y-99.86（孔2）

X-105.11Y-94.63（孔3）

X-99.86Y5.23（孔4）

G80G40G69

G91G30Z0.M05

G28Y0.

M30

1.2 G68代碼的應用

旋轉格式：G68 X_ Y_ R_，其中和是旋轉中心的坐標值，是旋轉角度，逆時針旋轉為正值，順時針旋轉為負值，69為旋轉結束取消指令。

舉例：G68 X10.Y10.R3.

表示以坐標（10.,10.）為旋轉中心，逆時針旋轉3°。

1.3 方案B

通過上述1.2對G68代碼[5-7]的理解、掌握，結合本案例進行分析，可將G68旋轉指令應用于本案例，具體思路如下：以孔1中心作為加工程序原點（0.,0.），建立G58加工坐標系（設水平向右為軸正向，豎直向上為軸正向），將G58加工坐標系繞孔1中心坐標（0.,0.）順時針旋轉3°，如圖3所示，4×φ18 mm孔組尺寸（100±0.2, 100±0.2）分別和G58坐標系軸和軸平行，由此可直接看出4個孔組的中心坐標值，即孔1中心坐標（0.,0.），孔2中心坐標（0.,-100.），孔3中心坐標（-100.,-100.），孔4中心坐標（-100.,0.）。

圖3 發動機支架G58加工坐標系

已知加工坐標系G58和4個孔組的中心坐標，按照G81鉆孔循環指令進行加工程序編制，具體加工程序如下：

O4321

G80G40G69

G91G30Z0.M05

N1G00G90G58X0.Y0.（建立加工坐標系）

G43Z100.H01M03S1200

G68X0.Y0.R-3.（以坐標原點順時針旋轉3°）

G98G81Z-30.M03R3.F200（鉆孔循環）

X0.Y-100.（孔2）

X-100.Y-100.（孔3）

X-100.Y0.（孔4）

G69（旋轉指令取消）

G80G40

G91G30Z0.M05

G28Y0.

M30

2 結論

通過對方案A和方案B兩種編程方法進行分析對比，可以發現，方案A有以下弊端：（1）在手工編程前先要借助CAXA等二維軟件進行工藝尺寸轉化，轉化過程中容易出錯；（2）將轉化尺寸手動輸入到機床過程中容易將轉化尺寸輸入錯誤，而且程序輸入錯誤也不容易被發現，繼而導致加工質量問題發生。

方案B彌補了方案A的不足，具有以下幾個優點：

（1）通過科學應用G68指令，省去了工藝技術員借助CAXA等二維軟件來創建工藝轉化尺寸的環節。

（2）通過應用G68指令，提升了工藝技術員的編程效率。

（3）通過應用G68指令，規避了方案A中的計算誤差。

（4）通過應用G68指令，提升了產品的加工質量。

3 總結

本文以某重卡發動機支架為例，論述了兩種編程方式，方案A是一種比較原始的編程方法，對于編程初學者來說，更容易理解和掌握，隨著時間和經驗的積累，經過一定階段的學習和提升后，很容易學會方案B的編程技巧。方案B的編程技巧特別適合4個孔組和定位基準面帶有角度的產品（如發動機/變速器類支架），能大大提升編程效率。實踐證明，該編程技巧具有一定的實用價值，可以向其他產品推廣、應用。

[1] 伏芬琪.例談如何巧學數控手工編程[J].數碼世界, 2019(4):262.

[2] 姜東全,郝雙雙.數控編程與加工工藝的關系[J].現代制造技術與裝備,2020(3):165,167.

[3] 姜東全,郝雙雙.淺析數控編程的流程及原則[J].南方農機,2019,50(15):141,150.

[4] 周瀟瀟,李炫,許振,等.數控編程的方式方法[J].林業機械與木工設備,2021,49(1):46-48,52.

[5] 王宇雷.數控機床編程技術及對刀操作中的相關問題探索[J].科技資訊,2020,18(3):55,57.

[6] 劉欲峰.淺析學習數控編程與操作技術的幾個關鍵點[J].機械工程與自動化,2022(3):222-223,226.

[7] 馬輝.CAXA軟件在機械數控加工技術中的應用[J].現代制造技術與裝備,2017(5):122,178.

Optimization of Numerical Control Machining Program for a Heavy Truck Engine Support

WEI Chao, LI Jingjing, ZHANG Long, LIU Yao, LEI Deli, ZHANG Erchao

( Shaanxi Huazhen Vehicle Parts Company Limited, Xi'an 710000, China )

In recent years, with the rapid development of China's automobile industry, which gradually becomes the mainstay industry in machinery manufacturing industry, the numerical control technology in the automotive industry plays a pivotal role, especially in the machining of key parts in the field of heavy trucks. For products with simple shape/structure, for convenience and speed, the numerical control machining programs are usually completed by manual programming. Taking the engine support of a heavy truck as an example, this paper studied the machining content of drilling four bottom holes and milling 3° surface. Through an analysis of product processing technology, two processing technology schemes were formulated. According to the process scheme, the two manual programming methods of scheme A and scheme B were compared and analyzed by FANUC numerical control system programming. After the field practice for many times, we concluded that by applying G68 rotating instructions, scheme B can simplify the programming difficulty, improve programming efficiency, reduce the error rate of programming and provide a new idea and method for the subsequent products of the same type.

FANUC numerical control system; G68 rotating instructions; Manual programming;Heavy truck engine support;Numerical control machining

U464

B

1671-7988(2022)23-192-04

U464

B

1671-7988(2022)23-192-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.023.035

魏超（1990—），男，助理工程師，研究方向為汽車零部件機加工藝設計與開發，E-mail:18202993327@163.com。