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。
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。
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
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
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。
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。
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