數(shù)控車床編程常用技巧探討

摘要：數(shù)控編程是數(shù)控車削加工中的關鍵步驟，文章根據(jù)作者在編程實踐中的體會，就如何在西門子802S系統(tǒng)中編制合理、高效的數(shù)控程序進行了分析探討。

關鍵詞：數(shù)控車床編程；數(shù)控加工；編程技巧；編程原點；編程路徑

中圖分類號：TG659文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）05-0040-02

我國是制造業(yè)大國，在新一輪的國際產(chǎn)業(yè)結構變革中，我國正逐步成為全球制造業(yè)的重要基地之一。數(shù)控車床由于具有高效率、高精度和高柔性的特點，在機械制造業(yè)中得到日益廣泛的應用，成為目前應用最廣泛的數(shù)控機床之一。但是，要充分發(fā)揮數(shù)控車床的作用，關鍵是編程，即根據(jù)不同的零件的特點和精度要求，編制合理、高效的加工程序。下面筆者以西門子802S系統(tǒng)為例，就如何編制合理高效的加工程序進行探討。

一、選擇好編程原點

數(shù)控車削編程時，選擇編程原點要盡量滿足程序編制簡單，尺寸換算少，引起的加工誤差小等條件。為了提高零件加工精度，方便計算和編程，在編程時通常將程序原點設定在工件軸線與工件前端面（用的場合最多）、后端面（一般在掉頭裝夾加工時采用）、卡爪前端面的交點上（在增量編程時可采用），盡量使編程基準（工藝基準）與設計、裝配基準重合（見圖1）。值得注意的是，編程原點通常采取G158偏移縱坐標得到，橫坐標一般不偏移，但是在一些特殊情況下可以將編程原點沿橫坐標方向進行適當?shù)钠疲詽M足加工的需要。例如，在加工非圓曲線或大深度圓弧不能利用毛坯切削循環(huán)時，可以采用將X軸方向編程原點偏移適當距離結合條件跳轉，可以方便地進行加工。

二、選擇好進給路線

進給路線是刀具在整個加工過程中從對刀點開始，直到結束加工程序后退刀返回該點所經(jīng)過的路徑（見圖2）。進給路徑也是編程的路徑，是程序編制的重要依據(jù)。選擇好進給路線對于數(shù)控加工的效率、表面質(zhì)量以及加工精度都是很重要的。

我在選擇進給路線時主要考慮以下幾個方面：

1．盡量縮短進給路線，提高加工效率。（1）選好循環(huán)起點。在循環(huán)加工中，根據(jù)工件的實際加工情況，將循環(huán)起刀點與對刀點（或換刀點）分離，在確保安全和滿足換刀需要的前提條件下，使起刀點盡量靠近工件，減少空走刀行程，縮短進給路線，節(jié)省在加工過程中的執(zhí)行時間；（2）設置好切削循環(huán)的參數(shù)。例如在西門子802s系統(tǒng)中，使用循環(huán)LCYC95時，毛坯余量較大，在兼顧被加工零件的剛性及加工工藝性等要求下，應把循環(huán)加工參數(shù)R108（切削深度）值設大一些。又如在循環(huán)LCYC97中，可以把參數(shù)R113（粗切削次數(shù)）數(shù)值設置小一些。這些都可以減少循環(huán)次數(shù)、縮短的進給路線，提高生產(chǎn)效率、降低刀具磨損。

2．精加工表面盡量一次連續(xù)加工完成。為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應由最后一刀連續(xù)加工而成。這時，加工刀具的進退刀位置要考慮妥當，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷。例如，在圖3所示的φ28圓柱中間有一段凹圓弧R55，由于在西門子802S系統(tǒng)中，毛坯循環(huán)不能加工同一段圓柱中間的圓弧，因此，通常是精加工圓柱之后再加工圓弧，這樣，容易在連接處產(chǎn)生刀痕。如果在圓柱的毛坯切削循環(huán)時，只采取粗加工，然后在粗加工完圓弧后，圓柱和圓弧表面連續(xù)走刀一次精加工完成，就可以保證加工表面質(zhì)量。

3．保證加工過程的安全性。保證加工過程的安全性，就是要避免刀具與工件相撞、避免刀具與非加工面的干涉。（1）G0指令切忌不可進給到毛坯輪廓尺寸以內(nèi)，例如，零件毛坯尺寸為φ50×70，則不要用G0X30Z-40這樣的程序段。否則，要產(chǎn)生嚴重的撞刀情形，甚至會損壞車床刀架和進給絲杠；（2）加工溝槽或內(nèi)孔以及深度圓弧時盡量避免斜線快進和快退。例如加工溝槽時，盡量避免G0X50Z-30這樣的斜線進給的程序段?？梢愿某蒅0X50（沿橫坐標方向快速進給）和G0Z-30（沿縱坐標方向快速進給）兩個程序段。即“G0”指令在快進和退刀（尤其是退刀）時盡量避免“X、Z”同時移動使用，否則容易撞刀和產(chǎn)生干涉；（3）弄清當前工序的毛坯尺寸，在加工過程中，有時容易犯這樣的錯誤，即按零件最終尺寸來編制中間工序的程序，導致進刀或退刀時撞工件。例如，零件某一段的設計尺寸是φ30×70，而中間工序尺寸是φ50×70，如按照最終尺寸即設計尺寸來進給G0X35Z-20，就會產(chǎn)生撞刀，所以在編程時，要時時弄清當前工序的毛坯尺寸。

三、選擇適合的圓弧的加工方法

較淺的圓弧可以一次走刀車削完成，深度圓弧是指凹圓弧的深度較大和凸圓弧的高度較高，這樣在加工時，一次切削掉加工余量則切深（背吃刀量）過大，應采取多次切削的加工方法。為了簡化程序，通常采用條件跳轉的加工方法。例如，深凹圓弧通常采取等玄長加工和等半徑的加工方式。高凸圓弧通常采取仿形法或逼近法的加工方式。在這里，我根據(jù)自己在加工過程中的實踐經(jīng)驗，介紹一種對凹圓弧和凸圓弧都適應的加工方法——G158X坐標原點偏移方法，簡單適應。G158X坐標原點偏移法是讓刀具從工件實際的輪廓外，以平行該輪廓的加工方式多次走刀，逐漸逼近工件實際輪廓，最后精加工時用G158指令取消X坐標軸零點偏移，按工件實際輪廓走刀（這種方法同樣也適用橢圓等非圓曲線加工）。采取這種方法加工圓弧，要與條件跳轉結合使用。例如，對圖4中R10的圓弧面（球面）進行編程。假設毛坯直徑φ45，部分程序段如下：

主程序：

T1M3S600F60

G0X47Z2

R10=18.5

MA1：G158X=R10

AA1

R10=R10-2

IF R10＞＝0.5 GOTOB MA1

G0X50Z100

M5

M0

M3S800F40

G158

G0X25Z2

AA1

G0X50Z100

M5

M2

子程序AA1.SPF：

G1X0Z0

G3X3.6Z-18.66CR=10

G2X40Z-65CR=64.40

G1X40Z-70

M17

四、用好循環(huán)和子程序

大余量盡量采用毛坯循環(huán)加工和子程序來完成加工，這樣可以化繁為簡，簡化編程。例如，在工件中含有圓

柱、圓弧、寬溝槽、螺紋以及橢圓表面，一般首先采取毛坯循環(huán)LCYC95加工單調(diào)遞增的圓柱和圓弧表面，然后利用切槽循環(huán)LCYC93加工溝槽，再利用螺紋切削循環(huán)LCYC97加工螺紋，橢圓曲線不能利用循環(huán)加工，要另外編寫子程序來加工。采取循環(huán)和子程序可以大大簡化復雜零件的編程，縮短程序段，減少出錯幾率。

在實際的生產(chǎn)操作中，經(jīng)常會碰到某一固定的加工操作重復出現(xiàn)（如圖5所示）?？梢园堰@部分操作編寫成子程序，事先存入到存儲器中，根據(jù)需要隨時調(diào)用，使程序編寫變得簡單、快捷。對那些圖形一樣、尺寸不同或工藝路徑一樣，只是位置數(shù)據(jù)不同的系列零件的編程，可以采用變量編程，減少乃至免除編程時進行煩瑣的數(shù)值計算，精簡程序量。

通過以上分析可知，我們在編程中掌握一定的編程技巧，不但可以加工出符合圖紙要求的合格工件，而且能使數(shù)控車床能安全、高效地工作，充分發(fā)揮了數(shù)控車床的作用。數(shù)控編程的理論知識關鍵要在實踐加工過程中去理解和檢驗，這次提出以上幾點體會，肯定存在不足之處，希望能起到拋磚引玉的效果。

參考文獻

[1]宋放之．數(shù)控工藝培訓教程[M]．清華大學出版社，2003，（8）．

[2]鄒新宇．數(shù)控編程[M]．清華大學出版社．

[3]馮小平．數(shù)控機床編程與操作[M]．機械工業(yè)出版社．

作者簡介：唐召喜（1973-），男，安徽巢湖人，安徽省馬鞍山工業(yè)學校中專講師，研究方向：機械加工。