LG-Mazak數(shù)控車單件小批量編程方法及應用

董經傳

（哈爾濱量具刃具集團有限責任公司，哈爾濱150040）

0 引言

隨著科學技術的發(fā)展和市場的競爭需要，產品更新?lián)Q代越來越快、生產批量越來越小、生產周期也越來越短，但是產品精度確越來越高。為滿足以上要求，在機械加工行業(yè)，數(shù)控機床的使用已越來越廣泛。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，并有取代普通機床的趨勢。因此，熟練地掌握單件、小批量產品數(shù)控加工編程是非常重要的。

數(shù)控加工是指數(shù)控機床上進行自動加工零件的一種工藝方法。其實質是數(shù)控機床按著事先編制好加工程序并通過數(shù)字控制系統(tǒng)，自動完成零件的加工。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、試運行，校驗數(shù)控加工程序，數(shù)控加工和工件的驗收與質量誤差分析等方面的內容。

數(shù)控加工中最關鍵的就是數(shù)控程序的編制，數(shù)控編程一般可分為手工編程和自動編程兩種。自動編程是通過計算機自動編制數(shù)控加工程序的過程，它具有高效、不易出錯的特點。手工編程不需要計算機和編程軟件等輔助設備，具有編程簡便、及時的優(yōu)點，比較適合單件小批量、形狀不是特別復雜的產品編程。例如目前使用較廣泛的LG-Mazak數(shù)控車床，能夠進行會話式和G代碼混合編程。人機對話編程是利用圖形界面進行數(shù)控輸入，經數(shù)控系統(tǒng)內部編譯處理后，生成ISO代碼加工程序。因此，人機對話編程能使一個沒有加工經驗的員工在較短時間內掌握基本編程和操作方法。下面結合一些實例，闡述LG-Mazak MAZATROL 640T系統(tǒng)數(shù)控車床在實際加工中常用的編程方法及注意事項。

1 選擇正確的程序原點

在數(shù)控車編程時，最先要確定的是某一點作為程序編制和加工的基準點，并以此作為程序原點，同時以該原點建立工件坐標系。選擇合理的工件坐標系，對數(shù)控車床的編程及加工都很重要。編程原點選擇合理，不但能減少一些無謂的失誤，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單明了，尺寸關系換算少，加工中引起的加工誤差小等條件。在實際應用中，為了提高零件的加工精度和效率，最大程度地方便計算和編程，我們常常將程序原點設在工件軸線與工件前端面的交點上，同時盡量使編制的程序基準與設計、工藝及裝配基準重合。如圖1所示，為MAZATROL 640T系統(tǒng)數(shù)控車最常用的零點設定位置。

圖1

2 選擇合理的加工工藝路線

數(shù)控車削加工中的進給路線就是刀具在整個加工中的運動軌跡。刀具按照編制好的程序，從對刀位置開始進給運動，一直到程序結束，然后刀具退回該點或指定的某一點及所經過的路徑，它是編寫程序的重要步驟之一。合理地選擇進給路線，對于數(shù)控車加工是非常重要的。

在加工如圖2所示短軸工件時，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)編程和加工中還應注意以下幾點：

1）首先要根據(jù)工件的特點，合理選用進給路線。

毛坯加工的余量較大時，一般需要采用粗精車加工，這時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。為減少換刀時間，可以將所有外形加工由粗車刀一次完成，然后調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。

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

2）通過工序的合理編排，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孔的工件時，可以采用“粗車內孔→粗車外圓→精車外圓→精車內孔”的工藝路線；這樣可以大大減少鉆孔中振動對工件精度的影響，能加工出內孔和外圓尺寸精度、同軸精度很高的工件。

在實際應用中，我們可以通過對復雜零件采用合理選擇起刀點和切入方式，保證刀具切入平穩(wěn)，無沖擊。同時對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，來達到工件尺寸加工精度和表面粗糙度的要求。另外在加工一些細長軸、薄壁件、特殊金屬等零件時，還應注意加工后的彎曲變形、尺寸公差的改變等因素。對于一些特殊零件，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”、“先粗后精”原則，而采用與之相反的工藝手段，有時反倒能達到加工的尺寸公差和其它技術要求。

3）要保證編制的程序簡潔明了，同時滿足加工的安全性要求。

編制的程序在實際加工中，最關鍵的是要注意安全，在進給時要避免刀具與工件相撞，同時刀具與機床其它部位、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，在編程時可以設置TPC資料，人為改變系統(tǒng)默認的進退刀路徑，輸入資料時要注意進退刀點應與槽方向垂直，盡量避免“X、Z”同時移動使用，以避免刀塔和尾座發(fā)生干涉。

在實際加工中，經常會遇到某一固定的加工重復出現(xiàn)，這時可以把這部分常用的加工編寫成子程序，存入存儲器中，當需要的時候，可以隨時調用，這樣可以大大簡化編制的程序。例如在加工同系列產品有相同形狀工件時，可以把這部分形狀的程序單獨用一個子程序或者Mazak程序放在存儲器中，以后在加工中就可以通過子程序單元（SUB）調用，也可以通過程序結束單元（END）的程序號轉移指令調用，非常方便。

3 根據(jù)各車削單元的加工特點，選用適合的切削模式

在LG-Mazak MAZATROL 640T系統(tǒng)中，數(shù)控車床編程是通過建立單元資料的方式進行程序編制的。除了一些通用單元外，例如毛坯形狀單元（MTR）、M代碼單元（M）、測量單元（MES）、子程序單元（SUB）和結束單元（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，編程中要根據(jù)工件的材料形狀特點、工藝技術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，會有以下幾種選項：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，在加工比較長的工件時選擇第1種模式；若工件較短，外圓較大的工件時，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，可選的模式有#0（標準），#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，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應選擇螺紋刀尖角ANG=0°，模式選擇#1；加工大螺距螺紋時，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，說明在編程中溝槽加工單元是如何靈活應用的。

溝槽單元分別有#0～#5共6種切削模式，每一種模式都對應著一種加工方式，實際應用中要根據(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，不但簡潔明了，而且修改也非常方便。實際加工中，采用5 mm切刀，只需6 min 37 s即可完成。

圖3

圖4

4 結語

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