潘秀云

摘 要 數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)于懂得數(shù)控加工技術(shù)、能進(jìn)行數(shù)控加工編程的技術(shù)人才的需求量將不斷增加。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。本文就數(shù)控車床零件加工中的程序編制問(wèn)題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 編程方法 編程步驟 工藝分析

一、編程方法

數(shù)控編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要有人工完成的編程過(guò)程。它適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序段不多，編程易于實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)合等。但對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件（尤其是空間曲面組成的零件），以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時(shí)計(jì)算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯(cuò)，程序校驗(yàn)也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動(dòng)編程。所謂自動(dòng)編程即程序編制工作的大部分或全部有計(jì)算機(jī)完成，可以有效解決復(fù)雜零件的加工問(wèn)題，也是數(shù)控編程未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，也要看到手工編程是自動(dòng)編程的基礎(chǔ)，自動(dòng)編程中許多核心經(jīng)驗(yàn)都來(lái)源于手工編程，二者相輔相成。

二、編程步驟

首先對(duì)零件圖紙分析，確定加工工藝過(guò)程，即確定零件的加工方法（如采用的工夾具、裝夾定位方法等），加工路線（如進(jìn)給路線、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)等）及工藝參數(shù)（如進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、切削速度和切削深度等）。其次應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都帶有刀補(bǔ)功能，只需計(jì)算輪廓相鄰幾何元素的交點(diǎn)（或切點(diǎn)）的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)終點(diǎn)和圓弧的圓心坐標(biāo)值即可。最后，根據(jù)計(jì)算出的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值和已確定的加工參數(shù)及輔助動(dòng)作，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標(biāo)指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序單，并輸入CNC裝置的存儲(chǔ)器中。

三、工藝分析

數(shù)控加工工藝性分析涉及面很廣，在此僅從零件圖樣上尺寸數(shù)據(jù)的給出應(yīng)符合編程方便的原則加以分析。

1.零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)在數(shù)控加工零件圖上，應(yīng)以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測(cè)基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來(lái)很大方便。由于零件設(shè)計(jì)人員一般在尺寸標(biāo)注中較多地考慮裝配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的標(biāo)注方法，這樣就會(huì)給工序安排與數(shù)控加工帶來(lái)許多不便。由于數(shù)控加工精度和重復(fù)定位精度都很高，不會(huì)因產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的分散標(biāo)注法改為同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸的標(biāo)注法。

2.構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分，在手工編程時(shí)要計(jì)算基點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動(dòng)編程時(shí)，要對(duì)構(gòu)成零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。因此在分析零件圖時(shí)，要分析幾何元素的給定條件是否充分。如圓弧與直線，圓弧與圓弧在圖樣上相切，但根據(jù)圖上給出的尺寸，在計(jì)算相切條件時(shí)，變成了相交或相離狀態(tài)。由于構(gòu)成零件幾何元素條件的不充分，使編程時(shí)無(wú)法下手。遇到這種情況時(shí)，應(yīng)與零件設(shè)計(jì)者協(xié)商解決。

四、實(shí)例分析

數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切槽等。例如，要加工形狀如零件圖所示的球桿零件，采用手工編程方法比較合適。由于不同的數(shù)控系統(tǒng)其編程指令代碼有所不同，因此應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型進(jìn)行編程。以西門子802D數(shù)控系統(tǒng)為例，應(yīng)進(jìn)行如下操作。

零件圖

（1） 確定加工路線

按先主后次，先粗后精的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令對(duì)外輪廓進(jìn)行粗加工，再精加工。

（2） 裝夾方法和對(duì)刀點(diǎn)的選擇

首先采用三爪自定心卡盤自定心夾緊毛坯進(jìn)行對(duì)右端進(jìn)行加工，然后采用圖二所示的夾套來(lái)加緊工件進(jìn)行對(duì)工件的左端進(jìn)行加工，對(duì)刀點(diǎn)分別選在工件的左右端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)。

（3） 選擇刀具

根據(jù)加工要求，選用副偏角較大的外圓刀（尖刀），采用試切法對(duì)刀，對(duì)刀的同時(shí)把端面加工出來(lái)。

（4） 確定切削用量

車外圓，粗車主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，進(jìn)給速度為0.25mm/r，精車主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min，進(jìn)給速度為0.08mm/r。

（5） 程序編制

工件兩端面回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)為編程原點(diǎn)，零件的加工程序（省略）。

五、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，關(guān)鍵是編程，本文具有一定的代表性，由于數(shù)控車床可以加工普通車床無(wú)法加工的復(fù)雜曲面，加工精度高，質(zhì)量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊，因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]《數(shù)控機(jī)床編程與操作》.中國(guó)勞動(dòng)出版社.

[2]《數(shù)控加工工藝》.中國(guó)勞動(dòng)出版社.

（作者單位：江蘇省東臺(tái)中等專業(yè)學(xué)校

江蘇東臺(tái)市224200）