王勝， 尹凌鵬

（衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，浙江衢州324000）

1 引 言

數(shù)控機(jī)床的種類很多，按照不同數(shù)控系統(tǒng)和加工聯(lián)動(dòng)軸數(shù)可以分2 軸、3 軸、4 軸、5 軸…等一系列數(shù)控機(jī)床，這些數(shù)控機(jī)床都是靠程序來(lái)進(jìn)行走刀軌跡的控制，所以數(shù)控機(jī)床對(duì)操作人員的編程要求非常高。一個(gè)零件的加工質(zhì)量往往取決于該零件的加工程序和加工刀具，這需要我們?cè)谄綍r(shí)的數(shù)控加工過(guò)程中不斷積累和總結(jié)編程技巧，來(lái)滿足數(shù)控加工的高效率、高精度的發(fā)展趨勢(shì)。

2 數(shù)控加工自動(dòng)編程簡(jiǎn)介

在機(jī)械加工中，數(shù)控加工的份額日益增加。由于傳統(tǒng)數(shù)控加工依靠手工編程，效率低，易出錯(cuò)，加工對(duì)象簡(jiǎn)單，限制并影響了數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，所以人們正逐步地由手工編程向自動(dòng)編程轉(zhuǎn)變。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)編程也逐漸過(guò)渡到以圖形交互為基礎(chǔ)的與CAD 集成的CAD/CAM 系統(tǒng)為主的編程方法。目前CAD/CAM 一體化集成形式的軟件已成為數(shù)控加工自動(dòng)編程系統(tǒng)的主流。這些軟件可以采用人機(jī)交互方式對(duì)零件的幾何模型進(jìn)行繪制、編輯和修改，得到幾何模型。然后對(duì)機(jī)床和刀具進(jìn)行定義和選擇，確定刀具相對(duì)于零件表面的運(yùn)動(dòng)方式、切削加工參數(shù)，便能生成刀具軌跡。最后經(jīng)過(guò)后置處理，按照特定機(jī)床的編程格式生成加工程序單，這就是編程軟件應(yīng)用于自動(dòng)編程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，方便快捷高效。

3 復(fù)合循環(huán)指令編程簡(jiǎn)介

3.1 外徑粗車(chē)復(fù)合循環(huán)指令（G71）

（1）FANUCOi 數(shù)控車(chē)系統(tǒng)G71 指令格式如下：

（只能進(jìn)行不帶凹槽的并且外圓輪廓順序變化的循環(huán)加工）其中，△d 表示每次半徑方向的背吃刀量, 采用的是半徑值；e 表示每次切削循環(huán)后的退刀量，采用半徑值。ns 是要循環(huán)加工的第一個(gè)程序段號(hào)；nf 是要循環(huán)加工的最后一段程序段號(hào)；△u 表示X 軸加工方向留給精加工的余量；△w表示Z 軸方向留給精加工的余量；其精加工由相應(yīng)獨(dú)立的指令G70 P（ns）Q（nf）實(shí)現(xiàn)。

（2）華中世紀(jì)星HNC-21 系統(tǒng)G71 指令簡(jiǎn)化格式及參數(shù)含義：

G71 U（△d）R（e）P（ns）Q（nf）E（△u）F（△w）；（帶凹槽格式）

其中，△d 指的是每次半徑方向的背吃刀量,采用的是半徑值；e 代表的是每次切削循環(huán)后的退刀量，采用半徑值。ns是要循環(huán)加工的第一個(gè)程序段號(hào)；nf 是要循環(huán)加工的最后一段程序段號(hào)；△u 代表的是X 軸加工方向留給精加工的余量；△w 代表Z 軸方向留給精加工的余量。只是其精加工沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的指令單獨(dú)運(yùn)行，需要操作者在編程時(shí)注意編寫(xiě)進(jìn)去。

3.2 固定形狀切削復(fù)合循環(huán)（G73）

（1）FANUCOi 數(shù)控車(chē)系統(tǒng)G73 指令格式如下：

其中，i 為X 軸方向退刀量的大小和方向（用半徑值指定），該值是模態(tài)值；k 為Z 軸方向退刀量的大小和方向，該值也是模態(tài)值；d 為分層次數(shù)（粗車(chē)重復(fù)加工次數(shù)）；對(duì)于其余參數(shù)的意義，可以參考G71 指令的含義。

對(duì)于G73 復(fù)合循環(huán)指令，它主要是用于車(chē)削固定軌跡的輪廓。這種復(fù)合循環(huán)可以高效率地切削鑄造成形、鍛造成形或已粗車(chē)成形的工件。如果對(duì)不具備類似成形條件的工件采用G73 指令，則反而降低加工效率。

（2）華中世紀(jì)星HNC-21 系統(tǒng)G73 指令格式含義：

G73 U（Δi）W（Δk）R（r）P（ns）Q（nf）X（Δx）Z（Δz）F（f）S（s）T（t）；

該含義同F(xiàn)ANUCOi 系統(tǒng)的指令含義相同，只是在格式上和加工形式上存在著一些差異，不影響使用者的操作。

實(shí)際使用中比較以上兩種系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，目前數(shù)控加工系統(tǒng)應(yīng)用最普及的FANUC 和華中數(shù)控系統(tǒng)的G71、G73 指令格式不同，內(nèi)部參數(shù)的含義是大同小異的。但是在實(shí)際加工的過(guò)程中，華中的G71 指令可以代替FANUC的G73 指令，也就是說(shuō)可以進(jìn)行帶有凹槽和凹曲面的復(fù)雜零件的加工，所以在編程的時(shí)候，還是需要根據(jù)操作者對(duì)加工零件的不同，合理選擇相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)和編程方法來(lái)進(jìn)行數(shù)控加工。

4 組合式編程方法的應(yīng)用

針對(duì)復(fù)合循環(huán)指令的編程特點(diǎn)我們不難發(fā)現(xiàn)，復(fù)合循環(huán)所調(diào)用的只是需要加工的程序段，也就是直接按照工件輪廓編寫(xiě)的程序段，即精加工程序段，然后利用復(fù)合循環(huán)指令的循環(huán)加工過(guò)程去除大量的毛坯，那么在進(jìn)行手工編程的時(shí)候會(huì)碰到形狀非常復(fù)雜的零件，需要花費(fèi)大量的時(shí)間去計(jì)算極點(diǎn)和宏運(yùn)算，效率、精度均低。如果直接利用自動(dòng)編程來(lái)進(jìn)行編輯，還需要粗加工、精加工、后置參數(shù)處理等一系列步驟，最后生成的G 代碼非常長(zhǎng)，不容易修改。

針對(duì)這一缺點(diǎn)我們通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新一套把自動(dòng)編程和復(fù)合循環(huán)指令相結(jié)合的“組合編程方法”來(lái)簡(jiǎn)化編程。

方法如下：利用CAXA 數(shù)控車(chē)進(jìn)行自動(dòng)編程的時(shí)候，把自動(dòng)編程過(guò)程中的粗加工階段去除，直接編寫(xiě)精加工程序和精加工的后置處理參數(shù)，然后把精加工自動(dòng)生成程序段放入G71 或者G73 的Pns Qnf 程序段之間進(jìn)行循環(huán)走刀，這樣，既達(dá)到了粗加工的目的，又保證了精加工的精度控制，很好地避免了自動(dòng)編程的這一缺點(diǎn)，大大提高了加工效率和編程速度，實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的產(chǎn)品加工。

組合編程實(shí)例：我們加工的工件有橢圓和凹槽，給你選擇的是一臺(tái)華中世紀(jì)星HNC-21 系統(tǒng)、FANUCOi 數(shù)控車(chē)系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，我們選擇華中世紀(jì)星HNC-21 系統(tǒng)的G71 復(fù)合循環(huán)指令進(jìn)行組合編程，工件如圖1 所示。

圖1 數(shù)控加工圖紙

圖2 精加工軌跡圖

根據(jù)圖1 我們充分了解加工零件的信息，尺寸考慮到其有拋物線存在，馬上應(yīng)該考慮到應(yīng)用自動(dòng)編程生成軌跡，按照組合編程的原理，只需要生成一個(gè)精加工的軌跡，然后選擇其中對(duì)加工有用的G 代碼和復(fù)合循環(huán)指令進(jìn)行組合編程，又因其有凹槽存在，可考慮用華中世紀(jì)星HNC-21 系統(tǒng)G71 進(jìn)行組合編程。從而簡(jiǎn)化FANUCOi 數(shù)控車(chē)系統(tǒng)的G73 指令編程的復(fù)雜性。設(shè)置好華中世紀(jì)星HNC-21 系統(tǒng)數(shù)控車(chē)后置參數(shù)后，生成軌跡如圖2 所示。自動(dòng)生成的代碼如下：

只是生成了精加工的程序就如此長(zhǎng)，加上粗加工程序?qū)⒎浅７爆?。而粗加工的目的是去除大量毛坯，之后才進(jìn)行精加工，所以可以不需要自動(dòng)編程的粗加工程序段直接提取程序段N18～N62 之間的程序，這樣省掉了自動(dòng)編程的粗加工階段。

我們發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)編程的精加工程序已經(jīng)把拋物線分成很多段圓弧進(jìn)行鏈接，在整個(gè)生成代碼的過(guò)程中不需要任何計(jì)算，非常方便。那么利用華中世紀(jì)星HNC-21 系統(tǒng)G71 進(jìn)行組合編程，程序如下：

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)組合編程實(shí)例，我們發(fā)現(xiàn)利用復(fù)合循環(huán)指令結(jié)合自動(dòng)編程技巧，可以把自動(dòng)編程的粗加工階段刪除，利用G71 或G73 復(fù)合指令的功能，在一個(gè)程序段中就可以完成粗加工和精加工的轉(zhuǎn)換和調(diào)用。操作非常容易，也確保了加工的效率和生產(chǎn)的精度，大大簡(jiǎn)化了程序段和編程所需要的時(shí)間，可以說(shuō)通過(guò)組合式編程的方法確實(shí)解決了自動(dòng)編程和手動(dòng)編程存在的一些缺點(diǎn)，在今后的實(shí)驗(yàn)中我們要不斷創(chuàng)新，研究更適合當(dāng)今高精度高效率的數(shù)控加工編程方式和加工方法。

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