宋春迎

（無錫技師學(xué)院，江蘇 無錫 214000）

淺談數(shù)控加工中心手工編程的簡化及應(yīng)用場合

宋春迎

（無錫技師學(xué)院，江蘇 無錫 214000）

隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)經(jīng)濟的高速發(fā)展，機械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，機械制造技術(shù)經(jīng)過操作機械、動力機械、電動機與自動控制三個階段的發(fā)展，已進入智能化發(fā)展階段。傳統(tǒng)的普通機床已難以適應(yīng)市場的多樣化需求，這時數(shù)控機床逐漸取代普通機床而成為生產(chǎn)線的主流裝備。那么一個操作工能同時操作和監(jiān)控幾臺數(shù)控機床，則是考驗一個人的操作實力的重要標(biāo)志。要想提高操作技能水平，首先要提高編程效率，要最大效益的發(fā)揮經(jīng)濟型數(shù)控機床的利用率。本文主要介紹數(shù)控加工中心FANUC系統(tǒng)中手工編程的基本簡化和一些編程技巧，使數(shù)控手工編程優(yōu)化，程序簡潔明了，段數(shù)少，加工時間短，加工質(zhì)量好，提高生產(chǎn)效率。

數(shù)控技術(shù)；加工中心手工編程；簡化

在數(shù)控機床上手工編程不需要計算機、編程器等設(shè)備，只需要有合格的編程人員即可完成。手工編程具有編程快速及時的優(yōu)點，其缺點是不能進行復(fù)雜的曲面編程。手工編程比較適合批量較大、形狀簡單、計算方便、輪廓由直線或圓弧組成的零件的加工。下面結(jié)合筆者在實習(xí)教學(xué)實際中的經(jīng)驗談?wù)勅绾蝺?yōu)化手工編程的程序。

1 合理利用刀具補償

1.1 刀具半徑補償

在數(shù)控銑床進行輪廓加工時，所用銑刀具的刀位點一般都在刀具的底面中心點處，編程軌跡是刀位點的移動軌跡，銑刀本身具有一定的半徑值，所以刀具中心軌跡和工件輪廓不在一條線上。我們不考慮刀具半徑值，直接按照工件輪廓編程，則加工出的零件尺寸比圖樣要求小了一圈（外輪廓加工時）或大了一圈（內(nèi)輪廓加工時），即多切去一個刀具半徑。

那么，針對這種情況該如何解決呢？方法有兩個。其一，根據(jù)工件輪廓及刀具半徑值來計算刀具中心的軌跡，即程序中編制的不是工件輪廓軌跡，而是刀具的中心軌跡。

其二，數(shù)控銑床均具備了刀具半徑補償功能，這時只需按工件輪廓軌跡進行編程，程序中給定刀偏方向，然后將刀具半徑值儲存在數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)中，執(zhí)行程序時，系統(tǒng)會自動進行刀具半徑補償，計算出刀具中心軌跡，從而加工出符合要求的工件形狀。 顯然第二種方法更利于程序的簡化應(yīng)用半徑補償。

那么怎么簡化程序呢？我們可以只編制一個程序，就完成整個零件的粗精加工，避免換刀重新編制程序。

半徑補償主要應(yīng)用于下面幾種場合：第一，不需要計算刀具中心軌跡，直接按照零件輪廓尺寸進行編程；第二，刀具粗加工后或多次加工后因磨損或操作不當(dāng)斷刀換新刀而引起半徑改變后，不需要修改程序，只要將數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)表中的刀具半徑值重新輸入，即可；第三，用同一程序，同一尺寸刀具，利用刀具補償值，可以進行粗精加工；第四，由于刀具半徑補償?shù)妮斎胫悼梢杂?位小數(shù)，所以利用刀具補償值控制工件輪廓尺寸精度；第五，加工模具的凹、凸模時，我們可以只用一個程序，只要改變半徑補償值的正負(fù)號就可以完成。

1.2 刀具長度補償

在實際加工中，加工一個工件需要使用多把刀具，由于每把刀具長度不同，編程時每換一把刀就要變更一個程序，這樣非常麻煩。所以我們可以選擇一把基準(zhǔn)刀，事先測出基準(zhǔn)刀具的刀尖位置和要使用的其他刀具的刀尖位置差，把測定的這些值設(shè)定在CNC中，這樣因磨損、重磨、換新刀而長度發(fā)生變化時，不變更程序一樣可以加工出來。

2 拐角指令（輪廓倒圓、倒角）

如圖1所示，70 mm×70 mm的外輪廓中有兩個圓角和45 ?斜角，用G17 G01X___Y___，R或G01X Y___，C來簡化程序。

……

G41 G01 X0 Y35 D1 F200；

G01 X35 Y35，R10；

G01 X35 Y-35，C10；

圖1 輪廓倒圓、倒角圖

G01 X-35 Y-35，R10；

G01 X-35 Y35， C10；

G01 X0 Y35

這種編程方式程序較短，且計算簡單，但是要滿足一定條件才能應(yīng)用。倒圓時，必須有兩條直線和該圓弧相切，且兩直線延長后相交的點易于計算， G01后面的“X___Y___”值就是兩直線交點的坐標(biāo)。倒角時，角度是45 ? ，G01后面的“X___Y___”值就是倒角兩直角邊延長線交點的坐標(biāo)。

3 子程序

在程序中，若某一固定的加工操作重復(fù)出現(xiàn)，可把這部分操作編成子程序，事先存入到存儲器中，然后根據(jù)需要重復(fù)調(diào)用，這樣可使程序變得簡單。例：加工如圖2所示三個相同外形輪廓的零件，Z軸切深為8 mm

圖2 加工操作圖

主程序：

O0001；

G90 G54 G40 G49 G00 Z0；

G00 X0 Y0；

M03 S1000；

G43 G00 Z50 H1；

G00 X-75 Y-25；

G01 Z0 F50；

M98 P100 L3；

G90 G00 X0 Y0；

G49 G00 Z0；

M30；

子程序；

O0100；

G91 G01 Z-8；

G41 G01 X10 Y10 D1 F100；

Y30；

X30；

Y-30；

X-30；

G40 G01 X-10 Y-10；

Z8；

X50；

M99；

在實際生產(chǎn)中，其相同的部分越多，越能體現(xiàn)子程序編程的優(yōu)勢。子程序還能實現(xiàn)零件的分層切削，優(yōu)化程序。為了進一步簡化程序，可以讓子程序調(diào)用另一個子程序，這一功能稱為子程序的嵌套。當(dāng)主程序調(diào)用子程序時，該子程序被認(rèn)為是一級子程序，系統(tǒng)不同，其子程序的嵌套級數(shù)也不相同。一般情況下，在FANUC-0系統(tǒng)中，子程序可以嵌套4級。

4 變量編程

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，先進的數(shù)控系統(tǒng)不僅向用戶提供了一些基本的編程功能，同時為編程提供了擴展數(shù)控功能的手段：變量編程。在編程過程中，編程人員可以靈活調(diào)用變量，對變量進行算術(shù)運算、函數(shù)運算。

例：在80 mm×80 mm×30 mm的鋁塊上銑一直徑為30 mm的孔

O0001；

……

Z5

#100=0

N10 #100=#100+5

G01 Z-#100；

G41G01X15Y0D1；

G03X15Y0I-15J0；

G40G01X0Y0；

IF［#100LE30］GOTO10；

G49G00Z0；

M30；

例：在80 mm×80 mm×60 mm的圓上加工一個SR15 mm的半球。

O0001；

……

G0Z2；

#100=0；

#101=90；

N10#102=30×COS［#100］； X坐標(biāo)變量

#103=30*SIN［#100］； Z坐標(biāo)變量

#104=#103-30；

G1Z［#104］F1500；

G41G1X#102Y0D1；

G2I-#102；

G40G91G1X6；

#100=#100+1 角度變化（0～90）

IF［#100LE#101］ GOTO10；循環(huán)加工球面

G90G49G0Z0；

M30；

另外，變量編程還可以編程平面銑削和孔口倒圓角、倒斜角。由此可見：變量編程程序功能強大，靈活多變，能大大縮短編程時間，提高生產(chǎn)效率。

這樣簡化了節(jié)點繁雜的計算量，直接用給出的坐標(biāo)點節(jié)能進行編程，提高了工作率。

5 零點偏移

若在工作臺上同時加工多個相同零件或不同零件，他們都有各自的尺寸基準(zhǔn)，在編程過程中，為了避免尺寸計算，在FANUC系統(tǒng)中可建立G54～G59六個工件坐標(biāo)系，這6 個預(yù)定工件坐標(biāo)系的原點可設(shè)在便于編程的某一固定點上，當(dāng)加工某個零件時，只要選擇相應(yīng)的工件坐標(biāo)系編制程序即可。FANUC系統(tǒng)的零點偏置有以下特點；G54～G59 六個不同的坐標(biāo)系的指令為同一組的模態(tài)代碼，該指令具有記憶功能，適用于大批量的生產(chǎn)加工，其實質(zhì)就是確定工件坐標(biāo)系在機床坐標(biāo)系中的位置。

6 鏡像、旋轉(zhuǎn)、極坐標(biāo)編程

在數(shù)控銑床與加工中心的編程中，為了實現(xiàn)簡化編程的目的，常常除了固定循環(huán)指令外，還采用了一些特殊的功能指令。如，鏡像、旋轉(zhuǎn)、極坐標(biāo)等。

鏡像：當(dāng)工件相對于某一軸具有對稱形狀時，可

圖3 鏡像圖

以利用鏡像功能和子程序，只對工件的一部份進行編程，就能夠加工出工件的對稱部分，這就是鏡像的功能。

圖4 極坐標(biāo)

旋轉(zhuǎn)：該指令常用于編程圖形具有旋轉(zhuǎn)中心和某一固定角度的場合。

極坐標(biāo)：一些輪廓的尺寸標(biāo)注只有一個半徑和一個角度值。通常編程時終點坐標(biāo)用直角坐標(biāo)表示，也可以用極坐標(biāo)（半徑和角度）標(biāo)注。為了方便用戶編程，數(shù)控系統(tǒng)也允許用一個長度和一個角度表示平面內(nèi)的一個點（r，a ）。這種坐標(biāo)系稱為極坐標(biāo)。極坐標(biāo)編程主要應(yīng)用于正多邊形、扇形槽（凸臺）以及圓上均布的孔加工。

這樣簡化了節(jié)點繁雜的計算量，直接用給出的坐標(biāo)點節(jié)能進行編程，提高了工作率。

由此可見，掌握各種編程方法的同時還要注意各方法的特點以及功能事項，對它有深入的了解，這樣才能有效簡化數(shù)控加工的程序， 提高編程效率，最大效益的發(fā)揮數(shù)控機床的利用率。

［1］ 李蓓華，主編. 數(shù)控機床操作工（高級）. 勞動社會保障出版社，2006.

［2］ 高鳳英，主編. 數(shù)控機床編程與操作切削技術(shù). 東南大學(xué)出版社，2004.

On the simplify and applications of manual programming of CNC machining centers

TG659

1009-797X （2015） 20-0149-04

B DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.049

宋春迎（1982-），女，本科，二級實習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向為數(shù)控技術(shù)應(yīng)用。

2015-08-28