董經(jīng)傳

（哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司，哈爾濱150040）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)需要，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來(lái)越快、生產(chǎn)批量越來(lái)越小、生產(chǎn)周期也越來(lái)越短，但是產(chǎn)品精度確越來(lái)越高。為滿足以上要求，在機(jī)械加工行業(yè)，數(shù)控機(jī)床的使用已越來(lái)越廣泛。特別是數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心，以其合理的價(jià)位、優(yōu)良的性能，在制造行業(yè)中得到了普及，并有取代普通機(jī)床的趨勢(shì)。因此，熟練地掌握單件、小批量產(chǎn)品數(shù)控加工編程是非常重要的。

數(shù)控加工是指數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行自動(dòng)加工零件的一種工藝方法。其實(shí)質(zhì)是數(shù)控機(jī)床按著事先編制好加工程序并通過(guò)數(shù)字控制系統(tǒng)，自動(dòng)完成零件的加工。數(shù)控加工主要包括分析加工圖樣、確定加工方案、工件的定位與裝夾、刀具的選擇與安裝，編輯數(shù)控加工程序，試切削、試運(yùn)行，校驗(yàn)數(shù)控加工程序，數(shù)控加工和工件的驗(yàn)收與質(zhì)量誤差分析等方面的內(nèi)容。

數(shù)控加工中最關(guān)鍵的就是數(shù)控程序的編制，數(shù)控編程一般可分為手工編程和自動(dòng)編程兩種。自動(dòng)編程是通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)編制數(shù)控加工程序的過(guò)程，它具有高效、不易出錯(cuò)的特點(diǎn)。手工編程不需要計(jì)算機(jī)和編程軟件等輔助設(shè)備，具有編程簡(jiǎn)便、及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，比較適合單件小批量、形狀不是特別復(fù)雜的產(chǎn)品編程。例如目前使用較廣泛的LG-Mazak數(shù)控車床，能夠進(jìn)行會(huì)話式和G代碼混合編程。人機(jī)對(duì)話編程是利用圖形界面進(jìn)行數(shù)控輸入，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部編譯處理后，生成ISO代碼加工程序。因此，人機(jī)對(duì)話編程能使一個(gè)沒(méi)有加工經(jīng)驗(yàn)的員工在較短時(shí)間內(nèi)掌握基本編程和操作方法。下面結(jié)合一些實(shí)例，闡述LG-Mazak MAZATROL 640T系統(tǒng)數(shù)控車床在實(shí)際加工中常用的編程方法及注意事項(xiàng)。

1 選擇正確的程序原點(diǎn)

在數(shù)控車編程時(shí)，最先要確定的是某一點(diǎn)作為程序編制和加工的基準(zhǔn)點(diǎn)，并以此作為程序原點(diǎn)，同時(shí)以該原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系。選擇合理的工件坐標(biāo)系，對(duì)數(shù)控車床的編程及加工都很重要。編程原點(diǎn)選擇合理，不但能減少一些無(wú)謂的失誤，還能大大提高加工效率。選用的原則是：要盡可能滿足程序編制簡(jiǎn)單明了，尺寸關(guān)系換算少，加工中引起的加工誤差小等條件。在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高零件的加工精度和效率，最大程度地方便計(jì)算和編程，我們常常將程序原點(diǎn)設(shè)在工件軸線與工件前端面的交點(diǎn)上，同時(shí)盡量使編制的程序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)、工藝及裝配基準(zhǔn)重合。如圖1所示，為MAZATROL 640T系統(tǒng)數(shù)控車最常用的零點(diǎn)設(shè)定位置。

圖1

2 選擇合理的加工工藝路線

數(shù)控車削加工中的進(jìn)給路線就是刀具在整個(gè)加工中的運(yùn)動(dòng)軌跡。刀具按照編制好的程序，從對(duì)刀位置開(kāi)始進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，一直到程序結(jié)束，然后刀具退回該點(diǎn)或指定的某一點(diǎn)及所經(jīng)過(guò)的路徑，它是編寫程序的重要步驟之一。合理地選擇進(jìn)給路線，對(duì)于數(shù)控車加工是非常重要的。

在加工如圖2所示短軸工件時(shí)，確定的加工路線如下：首先加工左端，EDG單元粗加工端面→BAR單元粗加工外圓→DRL單元打定心孔→DRL單元鉆φ25孔→BAR單元精加工φ26+0.0330孔至尺寸→EDG單元精車端面→DAR單元精車外形→GRV單元粗精車兩個(gè)20°V型槽。右端可采用一夾一頂方式加工，最后采用THR單元加工M30×1.5螺紋至尺寸。

圖2

MAZATROL 640T系統(tǒng)編程和加工中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）首先要根據(jù)工件的特點(diǎn)，合理選用進(jìn)給路線。

毛坯加工的余量較大時(shí)，一般需要采用粗精車加工，這時(shí)在編制程序的單元可能有端面加工、外圓加工及仿形加工等等。為減少換刀時(shí)間，可以將所有外形加工由粗車刀一次完成，然后調(diào)用精車刀精加工所有外形至尺寸。這樣不但提高了加工效率，而且能很好地保證加工精度。

在編制形狀輪廓復(fù)雜的程序時(shí)，通過(guò)合理安排進(jìn)刀、退刀路徑，及刀具返回點(diǎn)位置，縮短刀具空走的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。一般情況下，LG-Mazak數(shù)控車床進(jìn)退刀點(diǎn)位置是固定的，由參數(shù)控制，特殊情況下可以通過(guò)修改參數(shù)P17更改。

2）通過(guò)工序的合理編排，保證加工零件的精度要求。

MAZATROL 640T車床系統(tǒng)在程序編制完所有單元后，可以通過(guò)修改各單元工序，合理安排先后順序，以滿足加工精度和加工效率的要求。

例如在加工有較大內(nèi)孔的工件時(shí)，可以采用“粗車內(nèi)孔→粗車外圓→精車外圓→精車內(nèi)孔”的工藝路線；這樣可以大大減少鉆孔中振動(dòng)對(duì)工件精度的影響，能加工出內(nèi)孔和外圓尺寸精度、同軸精度很高的工件。

在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以通過(guò)對(duì)復(fù)雜零件采用合理選擇起刀點(diǎn)和切入方式，保證刀具切入平穩(wěn)，無(wú)沖擊。同時(shí)對(duì)粗精加工工序的合理安排，程序中各單元切削模式的合理選擇，來(lái)達(dá)到工件尺寸加工精度和表面粗糙度的要求。另外在加工一些細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁件、特殊金屬等零件時(shí)，還應(yīng)注意加工后的彎曲變形、尺寸公差的改變等因素。對(duì)于一些特殊零件，可以采用非常規(guī)的加工方法，例如采用“先精后粗”的加工方法，加工工序可以不按“先近后遠(yuǎn)”、“先粗后精”原則，而采用與之相反的工藝手段，有時(shí)反倒能達(dá)到加工的尺寸公差和其它技術(shù)要求。

3）要保證編制的程序簡(jiǎn)潔明了，同時(shí)滿足加工的安全性要求。

編制的程序在實(shí)際加工中，最關(guān)鍵的是要注意安全，在進(jìn)給時(shí)要避免刀具與工件相撞，同時(shí)刀具與機(jī)床其它部位、零件的非加工表面不要發(fā)生干涉。例如在加工中需要頂尖的話，在編程時(shí)可以設(shè)置TPC資料，人為改變系統(tǒng)默認(rèn)的進(jìn)退刀路徑，輸入資料時(shí)要注意進(jìn)退刀點(diǎn)應(yīng)與槽方向垂直，盡量避免“X、Z”同時(shí)移動(dòng)使用，以避免刀塔和尾座發(fā)生干涉。

在實(shí)際加工中，經(jīng)常會(huì)遇到某一固定的加工重復(fù)出現(xiàn)，這時(shí)可以把這部分常用的加工編寫成子程序，存入存儲(chǔ)器中，當(dāng)需要的時(shí)候，可以隨時(shí)調(diào)用，這樣可以大大簡(jiǎn)化編制的程序。例如在加工同系列產(chǎn)品有相同形狀工件時(shí)，可以把這部分形狀的程序單獨(dú)用一個(gè)子程序或者M(jìn)azak程序放在存儲(chǔ)器中，以后在加工中就可以通過(guò)子程序單元（SUB）調(diào)用，也可以通過(guò)程序結(jié)束單元（END）的程序號(hào)轉(zhuǎn)移指令調(diào)用，非常方便。

3 根據(jù)各車削單元的加工特點(diǎn)，選用適合的切削模式

在LG-Mazak MAZATROL 640T系統(tǒng)中，數(shù)控車床編程是通過(guò)建立單元資料的方式進(jìn)行程序編制的。除了一些通用單元外，例如毛坯形狀單元（MTR）、M代碼單元（M）、測(cè)量單元（MES）、子程序單元（SUB）和結(jié)束單元（END），其中常用的車削單元有以下幾種：圓柱加工單元（BAR），仿形加工單元（CPY），角偶加工單元（CNR），端面加工單元（EDG），螺紋加工單元（THR），溝槽加工單元（GRV），鉆孔加工單元（DRL），攻絲加工單元（TAP），手工編程加工單元（MNP）。

每一種單元指令都有各自的加工特點(diǎn)，編程中要根據(jù)工件的材料形狀特點(diǎn)、工藝技術(shù)及加工要求合理選用。在MAZATROL 640T系統(tǒng)中，選用的加工單元下有各種切削，合理選用進(jìn)退刀方式，不但能加工出滿足圖樣和工藝要求的合格工件，還能大大提高加工效率。毛坯工件編制外圓加工的程序中，選用圓柱加工單元（BAR）后，緊接著要選擇切削模式，會(huì)有以下幾種選項(xiàng)：1，OUT 2，OUT 3，IN 4，IN 5，F(xiàn)CE 6，F(xiàn)CE 7，BAK 8，BAK。

可選用的模式有1和5兩種，其中第1種模式是車刀沿著工件的軸向方向走刀，第5種模式是從工件的外部往中心走刀。這時(shí)，在加工比較長(zhǎng)的工件時(shí)選擇第1種模式；若工件較短，外圓較大的工件時(shí)，采用第5種加工方式，這樣的加工效率是最高的。

選用螺紋加工單元（THR）時(shí)，可選的模式有#0（標(biāo)準(zhǔn)），#1（固定深度），#2（固定范圍）。#0的含義：隨著走刀次數(shù)的增加，切削深度減少；#1的含義：每次走刀切入深度相同；#2的含義：每次走刀切入的面積相同。

在加工螺紋時(shí)，要根據(jù)刀具的角度和切削模式作出合理的選擇。例如在加工小螺距螺紋時(shí)應(yīng)選擇螺紋刀尖角ANG=0°，模式選擇#1；加工大螺距螺紋時(shí)，可以選擇刀尖角0°＜ANG＜刀尖角，模式選用#0。這樣加工螺紋，不但效率大大提升，而且加工精度非常高。

下面以加工凹槽為例，說(shuō)明在編程中溝槽加工單元是如何靈活應(yīng)用的。

溝槽單元分別有#0～#5共6種切削模式，每一種模式都對(duì)應(yīng)著一種加工方式，實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)圖樣和工藝要求靈活掌握。選擇合適的切削模式，不但能加工出復(fù)雜的槽型，而且加工出精度要求非常高的直面和錐面。如圖3所示的工件，采用LG-Mazak編制的程序加工φ26槽和φ60槽。采用溝槽單元GVR，φ60槽采用#1切削方式，φ26槽左半部采用#3切削方式，右半部采用#2切削方式。刀具可以選用4～5 mm寬的切槽刀。編制的程序如圖4所示，僅僅采用三段程序就能完成，不但簡(jiǎn)潔明了，而且修改也非常方便。實(shí)際加工中，采用5 mm切刀，只需6 min 37 s即可完成。

圖3

圖4

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷進(jìn)步和我國(guó)數(shù)控機(jī)床的快速發(fā)展，數(shù)控車床在一些形狀復(fù)雜、精度要求高的零件加工，高效率加工及用火后硬車來(lái)實(shí)現(xiàn)以車帶磨等方面都得到廣泛應(yīng)用，大有取代普通車床的趨勢(shì)。為了更好地發(fā)揮數(shù)控車床的作用，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中要在編程上掌握一定的技巧。只有編寫出合理、高效、簡(jiǎn)潔的加工程序，才能加工出完全滿足圖樣和工藝要求的合格零件，同時(shí)能使數(shù)控車床的功能得到合理應(yīng)用與充分發(fā)揮，使數(shù)控車床能安全、可靠、高效地工作。