陳桂琦

（河南焦作大學(xué)，河南焦作454003）

數(shù)控車削加工，是將預(yù)先編制好的數(shù)控程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)按照加工程序的要求，先進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和編譯處理，然后發(fā)出控制指令，使數(shù)控車床各坐標(biāo)軸、主軸及輔助系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成零件的加工。數(shù)控車削加工一般可分為：零件圖工藝分析、數(shù)值計(jì)算、編制程序、對(duì)刀、首件試切、正式加工。其中對(duì)刀是必不可少的重要環(huán)節(jié)，也是保證零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵的因素之一。

1 數(shù)控車削的基本坐標(biāo)系

在數(shù)控車削加工中，通常涉及到兩個(gè)坐標(biāo)系：

一是機(jī)床坐標(biāo)系，即機(jī)床上固有的坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，也稱機(jī)床原點(diǎn)，其位置由各機(jī)床生產(chǎn)廠設(shè)定，不能隨意改變。

二是工件坐標(biāo)系，也叫做編程坐標(biāo)系，是進(jìn)行數(shù)控編程和加工時(shí)使用的坐標(biāo)系，由編程人員根據(jù)被加工零件合理選擇。工件坐標(biāo)系選定后，編程員按程序坐標(biāo)系中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)編制刀具的運(yùn)行軌跡，刀具的運(yùn)動(dòng)是在工件坐標(biāo)系中進(jìn)行的；而在機(jī)床上加工工件時(shí)，刀具是在機(jī)床坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)的。所以，在數(shù)控車床進(jìn)行切削加工之前，需要通過對(duì)刀來把工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系聯(lián)系起來，從而在機(jī)床坐標(biāo)系中正確地建立起工件坐標(biāo)系。

2 SI N U M ER I K802S數(shù)控車削的對(duì)刀技巧

數(shù)控車床是在數(shù)控系統(tǒng)的控制下自動(dòng)完成對(duì)零件加工的，而建立正確的坐標(biāo)系，并且通過對(duì)刀確定工件原點(diǎn)的位置，是準(zhǔn)確控制刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、保證加工質(zhì)量的前提。為了計(jì)算和編程方便，我們通常將程序原點(diǎn)設(shè)定在工件右端面的回轉(zhuǎn)中心上，盡量使編程基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)、裝配基準(zhǔn)重合。機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床唯一的基準(zhǔn)，所以必須要弄清楚程序原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，這個(gè)過程就是對(duì)刀。

對(duì)刀是數(shù)控加工中較為復(fù)雜的工藝過程之一，對(duì)刀結(jié)果的準(zhǔn)確與否，將直接影響到被加工零件的質(zhì)量。由于對(duì)刀操作實(shí)踐性強(qiáng)，空間幾何關(guān)系難以理解，很多操作者只是簡(jiǎn)單記下了操作步驟，而沒有真正從理論上理解，容易發(fā)生對(duì)刀錯(cuò)誤，造成撞刀或過切而引起零件報(bào)廢。

SINUMERIK802S數(shù)控車的對(duì)刀，是利用機(jī)床本身自帶的刀具補(bǔ)償窗口來確定刀具補(bǔ)償值的，其窗口如圖1所示。對(duì)刀時(shí)可根據(jù)車床自身的補(bǔ)償特點(diǎn)，只要用試切的方法取得X-Z的補(bǔ)償數(shù)據(jù)，就可自動(dòng)“計(jì)算”并儲(chǔ)存在系統(tǒng)內(nèi)。將所需刀具在手動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行試切，試切后，在“對(duì)刀”窗口中軸X下面的零偏值中，需要輸入試切后所測(cè)量工件的直徑，再按“計(jì)算”和“確認(rèn)”，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出該把刀的X偏移量，而不必人為計(jì)算后輸入。在“對(duì)刀”窗口中軸Z則只需在Z向試切處直接按“計(jì)算”和“確認(rèn)”，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出該把刀的Z偏移量，存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)。掌握以上對(duì)刀原理后，利用西門子802S數(shù)控車本身自帶的刀具補(bǔ)償窗口，可以很方便、準(zhǔn)確、快速地對(duì)每把刀進(jìn)行對(duì)刀，縮短輔助時(shí)間，提高數(shù)控車床的加工效率。

圖1 刀具補(bǔ)償窗口

3 G 54指令應(yīng)用技巧

在SINUMERIK802S數(shù)控車系統(tǒng)中，G54為可設(shè)定的零點(diǎn)偏置，其窗口如圖2所示。它給出工件零點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，即工件零點(diǎn)以機(jī)床零點(diǎn)為基準(zhǔn)偏移。如果是同一毛坯材料，一次裝夾加工出多個(gè)零件或一個(gè)工件實(shí)現(xiàn)多個(gè)相同的刀具路徑，采用G54指令很方便，用偏移零點(diǎn)的方式偏移編程原點(diǎn)到所需的坐標(biāo)點(diǎn)處即可。所需偏移數(shù)據(jù)X或Z手動(dòng)輸入，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)保存。

G54不適合應(yīng)用進(jìn)行刀具偏移的方式，來使機(jī)床原點(diǎn)和編程原點(diǎn)重合，因?yàn)椴捎肎54就需要計(jì)算出補(bǔ)償數(shù)據(jù)并要輸入，使用起來麻煩；再者，用G54的關(guān)鍵，是要把刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)全部清零，否則就會(huì)撞刀，甚至出現(xiàn)事故。如果不把刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)全部清零，G54所需的坐標(biāo)數(shù)值，就是對(duì)刀時(shí)的數(shù)值與刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)矢量計(jì)算后的數(shù)據(jù)，才能算是G54輸入的數(shù)值。有很多操作者就是因?yàn)闆]有真正掌握G54的適用場(chǎng)合而盲目采用，則會(huì)在加工時(shí)出現(xiàn)意外，無法完成零件的加工。所以在實(shí)際加工中，一定要根據(jù)具體情況靈活選用。

圖2 可設(shè)定的零點(diǎn)偏置窗口

4 程序復(fù)位后“搜索斷點(diǎn)”應(yīng)用技巧

數(shù)控車床是將加工過程所需的各種操作和步驟，以及刀具和工件之間的相對(duì)位移量，用數(shù)字化代碼編制成加工程序，輸入到車床數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算，并發(fā)出各種指令來控制伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使其自動(dòng)加工出所需零件。在數(shù)控自動(dòng)加工過程中，如果需要中斷程序，再從頭執(zhí)行，必然會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間。SINUMERIK802S系統(tǒng)的數(shù)控車的“搜索斷點(diǎn)”功能，可以把復(fù)位了的執(zhí)行程序，在中斷處繼續(xù)執(zhí)行，無需把程序重頭開始執(zhí)行，這樣省去了執(zhí)行已經(jīng)執(zhí)行過的程序段，從而提高數(shù)控車床的生產(chǎn)效率。在實(shí)際操作中，具體使用方法如下：

（1）在自動(dòng)執(zhí)行過程中，由于種種原因程序需中斷執(zhí)行，按復(fù)位鍵，此時(shí)菜單就會(huì)出現(xiàn)如圖3所示界面。

圖3 復(fù)位界面

（2）進(jìn)入到程序窗口，修改所需更改的程序，關(guān)閉程序窗口。

（3）回到自動(dòng)加工窗口，按“搜索”下的軟鍵，打開“搜索”窗口，出現(xiàn)如圖4所示界面。

圖4 “搜索”窗口

（4）按“搜索斷點(diǎn)”，出現(xiàn)“斷點(diǎn)已裝入”提示，如圖5所示，到達(dá)中斷的程序段。

圖5 “搜索斷點(diǎn)”窗口

（5）出現(xiàn)上述提示后，再按“啟動(dòng)B搜索”，啟動(dòng)中斷點(diǎn)搜索，使坐標(biāo)回到中斷點(diǎn)。

（6）按數(shù)控啟動(dòng)鍵，系統(tǒng)提示“用NC啟動(dòng)繼續(xù)程序”，再按數(shù)控啟動(dòng)鍵，就可以繼續(xù)自動(dòng)加工。

完成這一系列的操作后，數(shù)控車床就會(huì)從中斷的程序段開始執(zhí)行程序。而不是從程序的第一步開始。從而節(jié)省了執(zhí)行已經(jīng)執(zhí)行過的程序段的時(shí)間，提高了效率。

5 結(jié)束語

上述SINUMERIK802S對(duì)刀、G54指令及搜索斷點(diǎn)等技巧在數(shù)控車削加工中的應(yīng)用，是基于深入實(shí)踐操作的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，在數(shù)控實(shí)踐教學(xué)和技能培訓(xùn)中，得到了證明。掌握并合理利用上述技巧，在數(shù)控加工中,可在確保被加工產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短輔助時(shí)間，提高數(shù)控加工生產(chǎn)率。

[1]曹 鳳.數(shù)控編程[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2008.

[2]胡如祥.數(shù)控加工編程與操作[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2006.

[3]南京機(jī)床廠.SINUMERIK802S base line簡(jiǎn)明操作與編程[K].南京：西門子股份公司，2005.